DE69927064T2 - Intelligente elektrische Gerät - Google Patents
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Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- In der vorliegenden Erfindung handelt es sich um neue intelligente stromschaltende Bauteile, genauer um durch Mikrochips gesteuerte elektrische stromschaltende Bauteile. Weiter bezieht sich die Erfindung in einer Ausführungsform auf intelligente Batterien mit eingebautem Mikrochip zur Verwendung mit verschiedenen elektronischen Bauteilen die schon vorhandenen elektrischen Geräten bisher unbekannte Funktionalitäten verleihen. In einer anderen Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf intelligente handgehaltene (tragbare) elektronische Geräte und in einer bevorzugten Ausführungsform auf handgehaltene Lichtquellen, besonders Taschenlampen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich die Erfindung auf intelligente handgehaltene Taschenlampen mit durch Mikrochips gesteuerten Schaltern, wobei diese Schalter für eine Vielfalt von Funktionen wie z.B. Abschalten der Taschenlampe nach einer vorbestimmten Zeit, Blinken, Dämpfen usw. programmierbar sind. In einer noch weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf Niedrigstromschalter, die gemäß der vorliegenden Erfindung von Mikrochips gesteuert werden und in Systemen zur Beleuchtung von Gebäuden Verwendung finden.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Herkömmliche Taschenlampen werden mit manuellen mechanischen Schaltern ein- und ausgeschaltet. "Eingeschaltet" wird durch den geschlossenen Schalter einer Glühbirne Strom zugeführt, und die Strommenge die verbraucht wird, hängt davon ab, wie lange der Schalter geschlossen bleibt. Die effektive Betriebsdauer einer Batterie in einer typischen Taschenlampe beträgt höchstens ein paar Stunden. Falls der Benutzer nach Gebrauch der Lampe zum Finden seines Weges im Dunkeln oder zu irgend einem anderen Zweck vergisst, die Lampe auszuschalten, sind die Batterien nach einer sehr kurzen Zeit erschöpft. Bleibt die Lampe mit leerer Batterie über eine längere Dauer eingeschaltet, dann kann aus den Batterien korrosives Elektrolyt austreten, das schädigend für den Batteriekontakt und für das Lampengehäuse ist.
- Die Gefahr falscher Benutzung ist besonders groß bei Lampen, die für kleine Kinder ausgelegt sind, da kleine Kinder dazu neigen, unvorsichtig zu sein, und leichtleicht vergessen, Taschenlampen nach der Benutzung auszuschalten. So kann eine Taschenlampe für Tage und auch Wochen eingeschaltet bleiben und wegen interner Korrosion nicht mehr funktionieren, wenn die verbrauchten Batterien ersetzt werden.
- Taschenlampen für Kinder sind manchmal als Laternen ausgebildet, wobei ein Lampenhaus aus einem festen, nahezu unzerbrechlichen Kunststoff eine Glühbirne am vorderen Ende des Lampenhauses eingebaut ist, welches mit einer Linse verschlossen ist durch die der Lichtstrahl austritt. An der oberen Seite des Gehäuses ist ein U-förmiger Handgriff angeordnet, an dem ein Ein- und Aus-Gleitschalter angeordnet ist, so dass ein Kind, das den Handgriff hält, leicht den Schiebeschalter mit seinem Daumen betätigen kann.
- Bei einem solchen Schalter auf dem Lampenhandgriff schließt der Schalter "mechanisch" den Stromkreis und schaltet die Lampe ein, wenn der Schieber nach vorne geschoben wird. Diese bleibt eingeschaltet, bis der Schieber wieder in die "Aus"-Stellung zurückgeschoben und der Stromkreis unterbrochen wird. Es ist genau diese Art von Schaltern die, in Kinderhand, am häufigsten eingeschaltet bleibt.
- Um dieses Problem zu umgehen, haben viele Taschenlampen zusätzlich zum Schiebeschalter noch einen Drucktastenschalter (Drucktaster), der die Lampe nur dann einschaltet, wenn Druck auf den Taster ausgeübt wird. Für ein kleines Kind, das z.B. eine dunkle Ecke im Erdgeschoß des Hauses für etwa 30 Sekunden erleuchten möchte, ist es schwer, den Drucktaster für eine so lange Zeit niederzudrücken. Es ist deshalb wahrscheinlich, dass das Kind den Schiebeschalter in seine "Ein-"Stellung schiebt weil das nur einer einmaligen Fingerbewegung bedarf.
- Es ist bekannt, eine Taschenlampe mit einem Schalter zum verzögerten Abschalten auszustatten welcher nach einer vorbestimmten Zeit abschaltet. Das Mallory-US-Patent No 3,535,282 schlägt eine Taschenlampe vor, die automatisch von einer mechanischen Schalteranordnung mit verzögerter Betätigung ausgeschaltet wird, die aus einer Druckfeder in einem Blasebalg mit einem leckenden Ventil besteht, so dass beim mechanischen Einschalten des Schalters der Blasebalg mechanisch zusammengepreßt wird und dieser dann nach einer vorbestimmten Zeit den Schalter ausschaltet.
- Ein ähnlicher Verzögerungseffekt wird in einer Taschenlampe für Kinder, die von Playskool Company vertrieben wird, dadurch erzielt, dass ein RC-Schaltkreis (Widerstand-Kapazität-Zeit Schaltkreis) nach 30 Minuten oder einer ähnlichen Zeit eine Vorspannung an einen Transistor anlegt, um den Transistor zu schalten und die Lampe auszuschalten. Weiter gehört zum Stand der Technik eine früher von Fisher Price vertriebene Taschenlampe, die einen elektrischen Zeitschaltkreis verwendet, um die Lampe nach etwa 20 Minuten einfach abzuschalten.
- Ebenfalls bekannt und wie z.B. in US Patent No 4,875,147 beschrieben, ist die Bereitstellung eines mechanischen Schaltmechanismus für eine Taschenlampe mit einem Saugnapf als Verzögerungselement. Wenn vom Benutzer momentan aktiviert, wird bei dieser Lampe eine Batterie als Stromquelle mit einer Birne verbunden und diese Verbindung wird für eine vorbestimmte Zeit beibehalten, die von der Erinnerungscharakteristik des Saugnapfes abhängt und durch die die Verbindung automatisch unterbrochen wird.
- Das US Patent No 5,138,538 schlägt eine Lampe vor, die die gewöhnlichen Teile Batterie, mechanischer Aus- und Einschalter und ein Hand-Gehäuse (Handheld-Gehäuse) aufweist. Dazu kommt zusätzlich noch eine Zeitschalteinrichtung und eine Schaltkreisunterbrecher-Einrichtung, die auf die Zeitschalteinrichtung reagiert, um den Strom zur Lampe zu unterbrechen, und weiterhin eine möglichst kindersichere Überbrückungseinrichtung die, unabhängig von der Zeitschalteeinrichtung, die Birne mit elektrischem Strom versorgen kann. Als Weiterentwicklung sieht das Patent vor, dass die Überbrückungseinrichtung ein mechanischer Schalter ist, der in Serie mit dem mechanischen Ein- und Ausschalter angeordnet ist. Weiterhin schlägt das Patent vor, ein Schloss oder einen anderen "kindersicheren" Mechanismus anzubringen, der garantiert, dass die Überbrückungseinrichtung außer Funktion ist, wenn die Lampe ausgeschaltet ist.
- Die meisten herkömmlichen Taschenlampen, wie die oben beschriebenen, werden durch mechanische Druck- oder Schiebeknopfschalter betätigt, was natürlich ein mechanisches Eingreifen des Benutzers erfordert. Mit der Zeit zeigt der Schalter Abnützungserscheinungen die, als Folge wiederholten Schaltens durch den Benutzer oder auch weil der Schalter über längere Zeit eingeschaltet blieb, das Funktionieren der Lampe beeinträchtigen. Weiterhin sind diese mechanischen Schalter empfindlich gegen Korrosions- und Oxidationseffekte die die Schalter beschädigen und unbrauchbar werden lassen können. Weiterhin sind solche Lampen gemäß dem Stand der Technik mit ihren mechanischen Schaltern "unintelligent", d.h. sie bieten dem Benutzer keine bequemen, verlässlichen und erschwinglichen Funktionen wie sie der heutige Verbraucher wünscht und erwartet.
- Schalter nach dem Stand der Technik in Taschenlampen nach dem Stand der Technik bieten in der Regel zwei Grundfunktionen. Zum einen dienen die mechanischen Schalter zugleich als Leiter zum Schließen der Stromkreise und als Strombahnen, während das Gerät in Betrieb ist. Abhängig von der Art der Glühbirne und der verwendeten Schaltung kann die Stärke des verwendeten elektrischen Stromes durch den Schalter recht hoch sein was nach längerem Gebrauch zu Defekten führt. Zum anderen müssen diese Schalter auch als Verbindungsglied zwischen dem Gerät und seinem Benutzer, mit anderen Worten als "Mensch-Maschine-Schnittstelle " ("MMI", man-machine-interface) fungieren, was wiederholte mechanische Betätigung der Schalter verlangt, die dadurch mit der Zeit mechanisch abgenutzt werden.
- Gleichermaßen sind elektrische Schalter, die in Häusern und Gebäuden in Beleuchtungssystemen verwendet werden, Schalter vom herkömmlichen Typ, die Strom führen, d.h. auf Befehl den Stromkreis schließen, und daher auch als MMI dienen. Solche Schalter nach dem Stand der Technik weisen die gleichen Nachteile auf wie die oben beschriebenen Schalter für tragbare elektronische Geräte wie Taschenlampen. Darüber hinaus sind diese Schalter üblicherweise relativ unintelligent und bieten dem Benutzer keine Auswahl von Funktionen wie z.B., (aber nicht beschränkt darauf) Zeitfunktionen, die dem Benutzer, z.B. einem Laden- oder Hausbesitzer, erlauben, vorbestimmte Ausschalte- und Einschaltezeiten einzustellen.
- Deshalb besteht ein Bedarf für preiswerte, verlässliche und einfache intelligente elektronische Geräte die verbessert sind in Bezug auf Funktionalität und Energieeinsparung.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein durch Mikrochip gesteuerter Schalter bereitgestellt zur Verwaltung sowohl der Stromleitungsfunktionen als auch der MMI-(Mensch-Maschine-Schnittstelle-)Funktionen in einem elektronischen Gerät wie einer Taschenlampe auf einer Niedrigstrombasis, d.h., dass das MMI-Gerät keinen hohen Strom leiten oder schalten muß. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die MMI-Funktionen durch Niedrigstromsignale mit sehr niedrigem Strom unter Verwendung von Berührungsfelder (Touch-Pads) oder Schalter der Bauart mit kohlenstoffbeschichteten Membranen gesteuert. Diese Niedrigstromsignalschalter gemäß der vorliegenden Erfindung können kleiner, zuverlässiger, kostengünstiger, leichter abzudichten und weniger empfindlich gegenüber Wirkungen von Korrosion und Oxidation sein. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Funktionen des Geräts in intelligenter Weise durch denselben Mikrochip zu steuern, der die MMI-Funktionen bereitstellt, da der Schalter ein Halbleiterbauelement ist. Somit können durch Umsetzung der Lehre der vorliegenden Erfindung zuverlässigere, intelligentere und effizientere elektrische Geräte erhalten werden, die kostengünstiger und leichter herzustellen sind als Geräte gemäß dem Stand der Technik.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Mikrochip bereitgestellt, der in eine Batterie eingebettet werden kann, der der Batterie und somit dem Gerät, in dem diese eingesetzt ist, Intelligenz verleiht, so dass viele Funktionen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt darauf, verzögertes Schalten, Dimmen, automatisches Abschalten und intermittierende Aktivierung kostengünstig in einem existierenden (nicht intelligenten) Produkt, beispielsweise einer Taschenlampe gemäß dem Stand der Technik, verwirklicht werden können.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird erfindungsgemäß ein Energiespar-Mikrochip bereitgestellt, der, wenn in Betrieb einem elektronischen Gerät zugeordnet ist, den Durchschnittsstrom durch einen Stromschalter justiert, eine Ein-/Aus-Sequenz bereitstellt, die beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, im Falle einer Taschenlampe durch einen Bediener bestimmt werden kann und entweder eine Blitzcodesequenz oder eine einfache Ein-/Aus-Oszillation darstellt, eine Angabe der Batteriestärke und/oder einen allmählichen Oszillationsstromfluss bereitstellt, um die Lebensdauer des Bedienschalters und der Energiequelle zu verlängern.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine intelligente Taschenlampe mit einem durch Mikrochip gesteuerten Schalter bereitgestellt, die einen Mikrochip zur Steuerung der Ein-/Aus-Funktion und zumindest einer weiteren Funktion der Taschenlampe aufweist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine intelligente Taschenlampe mit einem durch Mikrochip gesteuerten Schalter bereitgestellt, die eine Eingabeeinrichtung zum Senden von Aktivierungs-/Deaktivierungssignalen zu dem Mikrochip sowie einen Mikrochip zur Steuerung der Ein-/Aus-Funktion sowie zumindest einer anderen Funktion der Taschenlampe aufweist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine intelligente Taschenlampe mit einem durch Mikrochip gesteuerten Schalter bereitgestellt, der eine Eingabeeinrichtung zur Auswahl einer Funktion der Taschenlampe und einen Mikrochip zur Steuerung zumindest der Ein-/Aus-Funktion und einer anderen Funktion der Taschenlampe aufweist, wobei die Mikrochip-Steuerungsschaltung weiterhin einer Steuerungs-Zurücksetzeinrichtung, eine Takteinrichtung, einen Stromschalter und/oder irgendeine oder irgendeine Kombination derselben aufweisen kann.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Batterie zur Verwendung mit einem elektrischen Gerät bereitgestellt, die einen in der Batterie eingebetteten Mikrochip aufweist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Batterie zur Verwendung mit einem elektrischen Gerät bereitgestellt, die einen in der Batterie eingebetteten Mirkochip aufweist, wobei der Mikrochip der eingerichtet ist, dass eine externe Eingabeeinrichtung für den Mikrochip die Ein-/Aus-Funktion und zumindest eine weitere Funktion dem elektronischen Gerät auswählen kann.
- Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine intelligente Batterie zur Verwendung mit einem elektrischen Gerät bereitgestellt, wobei die Batterie positive und negative Anschlüsse aufweist und einen in der Batterie, vorzugsweise an dem negativen Anschluss, eingebetteten Mikrochip zur Steuerung von Ein-/Aus-Funktionen sowie zumindest einer anderen Funktion des elektronischen Geräts aufweist.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein tragbares Mikrochipgerät zur Verwendung in einer Reihenschaltung mit einer Energiequelle, beispielsweise einer erschöpfbaren Energiequelle, und einem durch die Quelle gespeisten elektronischen Gerät bereitgestellt, wobei das elektronische Gerät eine Eingabeeinrichtung zur Aktivierung und Deaktivierung der Energiequelle aufweist und der Mikrochip eine Einrichtung zur Steuerung der Ein-/Aus-Funktion und zumindest einer anderen Funktion des elektronischen Geräts bei Empfang eines Signals aus der Eingabeeinrichtung durch die Energiequelle aufweist.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Mikrochip bereitgestellt, der zur Steuerung von Beleuchtung in Gebäuden eingerichtet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann der normale Schalter an der Wand, der gegenwärtig sowohl als Energieschalter, d.h., zum Leiten der Elektrizität, und MMI (Mensch-Maschine-Schnittstelle) fungiert, beseitigt werden, wodurch die normale gefährliche Hochspannungs- und Starkstormverkabelung zu dem Schalter und von dem Schalter zu dem Verbraucher oder Licht entfällt. Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung können diese Schalter mit einer Verbindungseinrichtung ersetzt werden, die für Erfordernisse niedriger Gleichströme geeignet sind.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die vorliegende Erfindung auf eine Batterie mit einem Energiespeicherabschnitt, einem Prozessor, z.B. einem Mikrochip, und ersten und zweiten Anschlüssen gerichtet. Der erste Anschluss ist mit dem Energiespeicherabschnitt verbunden, der zweite Anschluss ist mit dem Prozessor verbunden und der Prozessor ist mit dem zweiten Anschluss und dem Energiespeicherabschnitt verbunden. Der Prozessor steuert die Verbindung von dem zweiten Anschluss mit dem Energiespeicherabschnitt.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird erfindungsgemäß eine elektronische Vorrichtung mit einem elektrischen Gerät bereitgestellt, das einer Energieversorgung, eine Aktivierungs-/Deaktivierungseinrichtung und einen Prozessor aufweist. Die Aktivierungs-/Deaktivierungseinrichtung ist mit dem Prozessor verbunden, und der Prozessor ist mit der Energieversorgung verbunden. Der Prozessor steuert die Ein-/Aus-Funktion des Geräts und zumindest eine weitere Funktion des Geräts in Reaktion auf aus der Aktivierungs-/Deaktivierungseinrichtung empfangene Signale.
- Erfindungsgemäß wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine Taschenlampe mit einer Lichtquelle, einer Energiespeichereinrichtung, einer Schalteinrichtung und einer Prozessoreinrichtung bereitgestellt. Die Schalteinrichtung befindet sich in Kommunikation mit der Prozessoreinrichtung, und die Prozessoreinrichtung befindet sich in Kommunikation mit der Energiespeichereinrichtung, die sich schließlich in Kommunikation mit der Lichtquelle befindet. Der Prozessor steuert die Aktivierung/Deaktivierung der Lichtquelle und, gemäß einigen Ausführungsformen, weitere Funktionen der Taschenlampe in Reaktionen auf aus der Schalteinrichtung empfangenen Signalen.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
-
1 zeigt schematisch ein Gerät mit einem durch einen Mikrochip gesteuerten Drucktasten- oder Schiebeschalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 ist ein Blockdiagramm eines Mikrochips zur Verwendung zusammen mit einem Drucktasten- oder Schiebe-Eingangs-Aktivierungs/Deaktivierungsschalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
3 zeigt schematisch einen zweiten Typ eines intelligenten Gerätes mit einem durch einen Mikrochip gesteuerten Eingangs-Aktivierungs/Deaktivierungsschalter vom Typ Drucktastenschalter oder Schiebeschalter, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; -
4 zeigt schematisch ein Gerät mit einem durch Mikrochip gesteuerten Berührungsschalter oder mit einem Kohlenstoff beschichteten Membran-Aktivierungs/Deaktivierungsschalter gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
5 zeigt als Blockdiagramm einen Mikrochip zur Verwendung zusammen mit einem Berührungsschalter oder einem mit Kohlenstoff beschichteten Membran-Aktivierungs/Deaktivierungsschalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
6 zeigt schematisch einen zweiten Typ eines Gerätes mit einem durch einen Mikrochip gesteuerten Berührungsschalter oder einem mit Kohlenstoff beschichteten Membran-Aktivierungs/Deaktivierungschalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
7 zeigt schematisch eine Batterie in der ein Mikrochip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist; -
8A zeigt als Blockdiagramm ein Mikrochip zur Verwendung in einer Batterie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
8B zeigt als Blockdiagramm einen zweiten Typ eines Mikrochips zur Verwendung in einer Batterie nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung; -
9 zeigt schematisch ein Gerät mit einem durch einen Mikrochip gesteuerten Schalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
10 zeigt schematisch ein Gerät mit einem durch einen Mikrochip gesteuerten Schalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
11 zeigt schematisch ein Gerät mit einem durch einen Mikrochip gesteuerten Schalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
12 zeigt schematisch eine Taschenlampe mit einem durch Mikrochip gesteuerten Schalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
13 zeigt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, eine mögliche Anordnung eines Mikrochips in einer Batterie; -
14 zeigt schematisch eine Ausführungsform, gemäß der vorliegenden Erfindung, einer Niedrigstrom-Schaltanordnung die in Beleuchtungssystemen für Gebäude verwendet werden kann; -
15 zeigt als Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung den Mikrochip1403 der14 ; -
16 zeigt ein Flussdiagramm eines Mikrochips wie er in4 und5 für eine Ausführungsform einer verzögerten Ausschaltfunktion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist; -
17 zeigt ein Flussdiagramm eines Mikrochips, wie er in7 und8 für eine Ausführungsform einer verzögerten Ausschaltfunktion nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß einer Ausführungsform oder eines Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf
1 , einer schematischen Darstellung des Hauptstromkreises100 eines elektronischen Apparates, wird z.B. eine Taschenlampe vorgeschlagen, welche den Mikrochip103 und eine eingangsseitige durch Mikrochip gesteuerte Aktivierungs-/Deaktivierungseinrichtung102 aufweist welche z.B. ein Drucktasten- oder Schiebeschalter sein kann. Der Hauptschaltkreis100 des Gerätes wird mit Strom von der Energiequelle101 versorgt. Die Energiequelle100 kann irgendeine Energiequelle sein, wie z.B. eine Gleichstrombatterie, wie sie Personen mit normalen Kenntnissen auf diesem Gebiet wohl bekannt ist. Obwohl die nachfolgende Beschreibung auf spezielle elektronische Geräte wie Taschenlampen beschränkt ist, soll hiermit klargestellt werden, dass die folgende Beschreibung ebenso auf andere elektronische Geräte anwendbar ist wie z.B. tragbare Radios und Spielzeuge und z.B., aber nicht auf diese beschränkt, batteriebetriebene Autos, Boote, Flugzeuge und/oder sonstige elektrisch betriebene Spielzeuge. - Mit Bezug auf
1 erhält der Mikrochip103 ein Signal wenn der Benutzer den Eingangs-Drucktasten- oder Schiebeschalter102 in die "Ein" Stellung bringt. Der Schalter102 ist ein direkter Schalter zum Mikrochip103 . Mikrochip103 ist durch die Verbindung104 mit Masse verbunden (geerdet). Der Mikrochip103 ist in Reihe zwischen Energiequelle101 und Last105 geschaltet. Durch einen in1 nicht gezeigten Stromschalter leitet der Mikrochip103 genügend Strom zur Last105 die, z.B., im Falle einer Taschenlampe für Beleuchtungszwecke, eine Widerstandsbirne sein kann. - Der Mikrochip
103 und andere Mikrochips der vorliegenden Erfindung kann können dessen/deren Intelligenz in Kombinations- oder Sequenz-Logik, einer Struktur vom Typ PLA oder ROM, die eine Zustandsmaschine ("state machine") speist, oder eine echte Mikrocontrollerstruktur eingebettet haben. Diese besitzen normalerweise einen nichtflüchtigen Speicher, aber falls wählbare Möglichkeiten verlangt werden, können EE- oder Flash-Speicher-Strukturen verwendet werden. - Der Aufbau und die Funktionsparameter eines solchen Mikrochips
103 werden weiter unten mit Bezug auf2 genauer beschrieben. In1 ist gezeigt, wie Mikrochip103 von der Energiequelle101 versorgt wird. Wenn ein Benutzer den Eingangsschalter102 in die "Ein"-Stellung bringt, bedeutet das, dass ein Signal dem Mikrochip103 mitgeteilt wird. In den bevorzugten Ausführungsformen benötigt der Eingang102 sehr geringe Ströme. In einer Ausführungsform der Erfindung erlaubt eine Mikrochip-Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 auf Betätigung des MMI-Schalters102 dem Stromschalter202 ungehindert Strom von der Energiequelle101 zur Last105 fließen zu lassen und, im Falle einer Taschenlampe diese zum Leuchten zu bringen. Es ist aber dabei wichtig zu verstehen, dass der Steuerkreis201 den Stromschalter202 in Reaktion auf ein Signal vom MMI-Schalter hin aktiviert. Ungleich den bisher nach dem Stand der Technik bekannten Geräten leitet der Auslöseschalter102 nicht Strom zur Last105 , sondern ist nur ein Eingebemechanismus der, gemäß der Erfindung, mit sehr geringen Strömen arbeitet. So sind z.B. gemäß der Erfindung die bevorzugten Bauteile Berührungs-Eingabeelemente oder Schaltelemente vom Typ der mit Kohlenstoff beschichteten Membranschalter. - Wenn z.B. eine Warnlichtfunktion gewünscht wird, dann kann die Taschenlampe so ausgelegt werden, dass sie abwechselnd jede Sekunde an- und ausgeht. Dazu bringt der Benutzer zuerst den Eingeber (die Eingabeeinrichtung)
102 in die gemäße Stellung und zeigt damit an, dass er diese Funktion haben möchte. Während der "Ein"-Periode der Blinksequenz signalisiert die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 dem Stromschalter202 zu schließen und Strom zur Last105 fließen zu lassen, wobei im Falle einer Taschenlampe deren Birne aufleuchtet. Gleichzeitig verwendet die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 die Zählvorrichtung203 als eine Zähluhr. Wenn die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 den Ablauf einer Sekunde erkannt hat, weist die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 den Stromschalter202 an, zu öffnen, damit den Stromfluss zur Last105 unterbrochen wird, und die Glühbirne erlischt. Es ist dabei wichtig zu bedenken, dass beide, die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 sowie der Stromschalter202 , immer noch aktiv sind und voll unter Spannung stehen; jedoch ruht nun die Stromzufuhr zur Last105 . Nach einer weiteren Sekunde gibt die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 einen Befehl, der einen erneuten Stromfluss durch den Stromschalter202 zur Last105 erlaubt, und im Falle einer Taschenlampe leuchtet die Birne sofort wieder auf. Diese unterbrochene Stromfluss wird von dem Gerät beibehalten, bis entweder der Benutzer den Eingangsschalter102 in die "Aus"-Stellung schaltet, oder bis die im Mikrochip, d.h. in der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 , vorprogrammierten Bedingungen erfüllt sind und der Stromfluss dauernd unterbrochen wird. - Ähnliche Funktionssequenzen können für andere auffallende Blinkfunktionen wie zur Erzeugung des universellen Notsignals S.O.S. in Morse-Code verwendet werden. Auch hier würde eine solche Funktion verlangen, dass der Mikrochip, z.B. die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung
201 , mit dem passenden Code zur Erzeugung eines solchen Signals vorprogrammiert wird, und dass Stromfluss vom Schalter202 zur Last105 gemäß dem Code mit Hilfe der Zählvorrichtung203 erlaubt wird. Z.B. mag es erwünscht sein, innerhalb einer S.O.S. Sequenz die Lichtblitze, die die einzelnen Buchstaben wiedergeben, durch Zwischenräume im Bereich einer halben (1/2) Sekunde bis zu einer (1) ganzen Sekunde zu trennen, während die Unterbrechung zwischen den Buchstaben des Codes zwei (2) volle Sekunden beträgt. Wieder, nach einer bestimmten Anzahl von Wiederholungen der Sequenz die vom Benutzer, oder wie im Mikrochip, z.B. in der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 vorprogrammiert, bestimmt wird, wird das Signal abgeschaltet. - Wie es in
3 gezeigt wird, ist es möglich, die Erdungseinrichtung104 vom Hauptkreis100 wegzulassen. Dann ist es jedoch erforderlich, intermittierend eine alternative Energiequelle für den Mikrochip103 vorzusehen, um einen virtuellen Massebezugspegel zu schaffen. Ein Mikrochip, der in dieser Konfiguration verwendet werden kann ist weiter unten mit Bezug auf8A und8B ausführlicher beschrieben. - Mit Bezug auf
4 werden mit Kohlenstoff beschichtete Membranschalter oder Schalter vom Typ der Berührungsschalter zur Verwendung mit den Mikrochips einiger der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Mit Kohlenstoff beschichtete Membranschalter und Berührungsschalter weisen viele Vorzüge im Vergleich zu Starkstromschaltern auf, wie sie gegenwärtig in Taschenlampen verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können mit Kohlenstoff beschichtete Membranschalter, Niedrigstromschalter und Berührungsschalter Verwendung finden, die kleiner, preiswerter, leichter zu abzudichten und weniger korrosions- und oxidationsanfällig sind als herkömmliche Schalter, die zugleich Energie oder Strom der Last zuführen. Darüber hinaus können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Kohlenstoff beschichtete Membranschalter, Berührungsschalter, oder Niedrigstromschalter integriert in das Produkt, z.B. das Gehäuse einer Taschenlampe, eingebaut werden. - Unter Bezugnahme auf
5 soll nun ein Blockdiagramm näher erläutert werden, in dem ein Mikrochip103 gezeigt ist, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit einer mit Kohlenstoff beschichteten Membrane, einem Berührungsschalter, oder einem Niedrigstromschalter106 verwendet wird. Gemäß dieser einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Stromschalter202 direkt von der mit Masse verbundenen (geerdeten) Energiequelle101 mit Strom versorgt. Jedoch ist die Höhe des Stromflusses vom Stromschalter202 zur Last105 abhängig von der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 . Wenn der Benutzer den Berührungsschalter106 , den mit Kohlenstoff beschichteten Membranschalter106 oder den Niedrigstromschalter106 aktiviert, erlaubt die Steuerungs-/Rückstelleinrichtung201 dem Stromschalter202 Strom zur Last105 fließen zu lassen. Jedoch bei intelligenteren Anwendungen gemäß bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung koordiniert die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 mittels der Zeit- und/oder Zähleinrichtung203 die Ausführung von Zeitsequenzen die den oben beschriebenen ähnlich sind wie, aber nicht auf diese beschränkt, periodisches Blinken, Blitzen von auffälligen Sequenzen wie Morse Code, Dämpffunktionen, Batteriewartung, Batterieladestärke/Zustand usw. -
16 zeigt ein Flussdiagramm eines Mikrochips103 wie er in4 und5 gezeigt ist, der eine verzögerte Abschaltefunktion erzeugt. Der Ablauf beginnt mit START, wenn die Energiequelle101 mit dem Mikrochip103 verbunden wird, wie in4 gezeigt ist. Der Ablauf ist ohne weitere Erklärung verständlich und wird deshalb nicht weiter beschrieben. - Wie es in
6 gezeigt ist, kann auf die Masseeinrichtung (Erdungseinrichtung. Masseverbindung)104 , falls gewünscht, verzichtet werden. Eine eingehendere Beschreibung eines Mikrochips103 für eine solche Konfiguration ist unter Bezugnahme auf8A und8B weiter unten gegeben. - Mit Bezug auf
7 wird in gewissen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch eine Batterie, in die ein Mikrochip eingebettet ist, zur Verwendung zusammen mit einem elektronischen Gerät vorgeschlagen. Wie es in der Figur gezeigt ist, wird der Mikrochip103 von der Energiequelle101 mit Gleichstrom versorgt. Wenn der Aktivierungs-Eingabeschalter102 geschlossen ist, ist der Kreis geschlossen und Strom fließt nach Angabe des Mikrochips103 zur Last105 . Der Mikrochip103 ist in die Batterie eingebaut und kann mit einer unbestimmten Anzahl intelligenter Funktionen vorprogrammiert sein, wie z.B. (aber nicht auf diese beschränkt) Überwachung des Ladezustandes der Batterie, Wiederaufladen, Regulierung des gemittelten Stromflusses durch einen Stromschalter, intermittierende Energiezufuhrsequenzen usw. Beispiele für Mikrochips103 , die für diese Anwendungen geeignet sind, werden weiter unten mit Bezug auf8A und8B beschrieben. -
8A und8B sind Blockdiagramme zweier anderer weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Mikrochip803 ist besonders geeignet für Anwendungen, in denen der Mikrochip803 nicht mit der Masse des elektrischen Geräts verbunden ist, oder wo immer eine derartige Verbindung aus Konstruktionsgründen nicht verwirklicht werden kann. Diese Ausführungsform ist geeignet, um den Mikrochip genügend Betriebsenergie zuzuführen und wird dadurch verwirklicht, dass der Stromschalter202 periodisch geöffnet wird, wenn der Aktivierungseingangsschalter102 geschlossen ist. Z.B., und unter Bezugnahme auf8A ist der Spannungsabfall über der Last105 Null und, im Falle einer Taschenlampe, wird die Birne nicht aufleuchten wenn der Eingangsschalter102 geschlossen ist aber der Stromschalter202 keinen Strom führt (d.h. der Schalter ist geöffnet und läßt keinen Strom zur Last105 fließen). Statt dessen liegt der gesamte Spannungsabfall über dem Stromschalter202 , parallel zu der Diode204 und dem Kondensator205 . Wenn der Kondensator205 seine volle Ladung erreicht hat, kann der Stromschalter202 schließen und der Stromkreis803 wird vom Kondensator205 mit Strom versorgt. Wenn der Stromkreis803 richtig mit Strom versorgt wird, ist seine Funktion identisch mit den vorher beschriebenen Schaltkreisen in Bezug auf die Funktionen, die die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 und die Zähleinrichtung203 bieten. - Wenn der Ladekondensator
205 sich der Erschöpfung nähert, wird dies von der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung201 erkannt, die dann den Stromschalter202 öffnet. Dies unterbricht kurz den Stromfluss zur Last105 , um den Spannungsabfall von der Last105 wegzunehmen und um den Kondensator205 wieder aufzuladen, und um einen neuen Zyklus zu beginnen. Im Falle von Taschenlampen kann das Zeitintervall, während dem der Stromfluss vom Stromschalter202 unterbrochen ist, so gewählt werden, dass die Lichttotzeitdauer nicht leicht oder überhaupt nicht vom menschlichen Auge bemerkt wird. Dies bedeutet, dass im Falle von Lasten, die viel Strom verbrauchen wie z.B. Taschenlampen, das Verhältnis des Ladevermögens des den Mikrochip versorgenden Kondensators und des Energieverbrauchs des Mikrochips so gewählt werden muss, dass der Kondensator den Mikrochip langfristig versorgen kann, verglichen zur Ladezeit (wenn202 geöffnet ist). Dies erlaubt, dass die "Aus"-Periode kurz und die "Ein"-Periode lang ist, so dass der Benutzer kein merkliches oder störendes Flackern der Lampe bemerkt. -
17 ist ein Flussdiagramm eines Mikrochips, wie er in7 und8 gezeigt ist und welcher auch eine verzögerte Abschaltefunktion hat. Das Diagramm ist ohne weitere Erläuterung verständlich; der Zyklus beginnt mit "START", wenn der Schalter102 aus seiner geöffneten Stellung geschlossen wird. - Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die sich z.B. auf ein anderes Gerät mit niedrigem Stromverbrauch wie ein UKW-Radio bezieht, kann der Konstrukteur sich für eine kapazitive Speichereinheit entscheiden, die außerhalb des Mikrochips angeordnet ist (siehe
11 ). In diesem Fall kann das Gerät länger arbeiten als die Zeit, die zum Aufladen des Kondensators (205 ,207 ) benötigt wird, während der der Stromschalter202 geöffnet ist und keinen Strom führt. - Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgangssignal vorgeschlagen, welches einen speziellen Zustand anzeigt, z.B. ob die Batterie in einem guten oder schlechten Zustand ist. Das Signal kann auch dazu dienen ein Gerät wie z.B., aber nicht auf diese beschränkt, eine Taschenlampe, im Dunkeln zu finden. Dieses Signal kann einen eigenen Ausgangskontakt haben oder es kann sich, gemäß einer anderen Ausführungsform, mit dem Eingang des MMI-Schalters gemeinsam genutzt werden (siehe
11 ). Dieser Ausgang oder diese Anzeige kann eine LED sein. Mit Bezug auf11 kann die Anzeige/Ausgangseinrichtung1104 z.B. eine LED sein. Wenn der Mikrochip die Verbindung1114 unter hohe Spannung setzt, dann leuchtet LED1104 . LED1104 kann auch aufleuchten während der Benutzer den Schalter1111 schließt. Da dies jedoch nur ein momentanes Schließen ist, sollte dies keine Probleme schaffen. - Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, mit Bezug auf
11 kann der Mikrochip1113 die LED1104 kurzzeitig, z.B. für 100 Millisekunden, alle 10 Sekunden aktivieren. Diese Anzeige zeigt einem möglichen Benutzer, dass das Gerät funktionsbereit ist und erlaubt, falls dies notwendig sein sollte, das Gerät schnell im Dunkeln zu lokalisieren. Dieser Spar-Zyklus vermeidet auch unnötigen Batterieverbrauch.8B zeigt für eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Laden und Entladen des Kondensators207 zur Versorgung des Kreises803 , wobei die Dioden- und Kondensatoranordnung eine Massereferenz für den Kreis803 erzeugen. - Jede der mit Bezug auf
8A und8B beschriebenen Ausführungsformen kann abhängig vom Verwendungszweck gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die in8A und8B gezeigten Ausführungsformen können sogar direkt in eine Batterie eingebettet und/oder getrennt in einer anderen tragbaren Einheit untergebracht sein die, z.B., aber nicht darauf beschränkt, die Form einer Scheibe von der Größe etwa eines 25 Cent Stückes zum Einsetzen am Ende der Batterie zwischen deren Ausgang oder positiven Pol und dem Stromeingang des elektronischen Gerätes haben kann. Wie beschrieben, können die in8A und8B gezeigten Ausführungsformen mit Starkstromschaltern nach dem Stand der Technik, wie sie in einfachen nicht-intelligenten Geräten wie z.B. Taschenlampen, Radios und Spielzeugen zu finden sind, verwendet werden. So kann z.B. einem einfachen unintelligenten tragbaren Radio, durch die Verwendung der intelligenten Batterie oder des tragbaren Mikrochips der vorliegenden Erfindung mit Zeitfunktion, dem eine automatische Ausschaltfunktion verliehen werden, um das Radio nach Ablauf einer bestimmten Zeit, z.B. wenn der Benutzer schon schläft, auszuschalten. - Die Bauweise der beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie in
8A und8B gezeigt ist, bietet gewisse Vorteile gegenüber den einfachen, nicht-intelligenten Bauweisen gegewärtiger einfacher elektrischer Geräte wie z.B. Taschenlampen. Dank der ungewöhnlichen Auslegung des Mikrochips, wie er in8A und8B gezeigt ist, bleibt der Mikrochip nach Ausschalten des Gerätes (in das der Mikrochip eingebaut ist) noch für eine gewisse Zeit eingeschaltet, während der er weitere Signale empfangen kann. So kann z.B. ein zweites Einschalten nach einer bestimmten Zeit nach einer ersten "Ein-" und "Aus-"Aktivierung im Mikrochip (Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung) dazu programmiert sein, um eine Stromminderungs- oder Abdunkelungsfunktion, oder irgendwelche andere vom Entwickler des Gerätes gewünschte Funktion anzuzeigen. Die erfinderische Bauart der vorliegenden Erfindung gestattet dies, ohne viel Energie von normalerweise kleinen erschöpfbaren Energiequellen, z.B. von Gleichstrombatterien im Falle von Taschenlampen, zu verbrauchen. - Gemäß mancher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind für noch intelligentere Geräte zahlreiche weitere nützliche Funktionen vorgesehen, die im Mikrochip, d.h. in der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung
201 vorprogrammiert sind, und können z.B. von einer Zähleinrichtung203 unterstützt werden. Mit Bezug auf die2 können Befehle durch den Schalter102 auf mehrere verschiedene Arten eingegeben werden. Einmal können verschiedene zeitliche Öffnungs- und Schließ-Folgen verschiedene Befehle darstellen. So mag z.B., aber nicht auf dieses beschränkt, ein einzelnes Schließen den Mikrochip103 veranlassen, den Stromschalter202 für eine vorbestimmte Zeit ununterbrochen zu aktivieren. Oder es kann ein zweimaliges aufeinanderfolgendes Schließen den Mikrochip103 anweisen, den Stromschalter202 intermittierend für eine vorbestimmte Zeit und Sequenz, z.B. eine S.O.S. Sequenz, zu aktivieren. - Zum Zweiten und auf
9 bezogen können dem Mikrochip903 Instruktionen durch Verwendung verschiedener Spannungen, die der Mikrochip903 als unterschiedliche Instruktionen erkennt, mitgeteilt werden. Z.B., aber nicht darauf beschränkt, können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere Aktivierungsschalter901 und902 , die verschiedene Spannungen an die Signaleingangsstruktur des Mikrochips903 anlegen, vorgesehen sein. - Zum Dritten und auf
10 bezogen, können dem Mikrochip103 Instruktionen durch Verwendung mehrfacher bestimmter Schalter (1004 ,1005 ,1006 ,1007 ) eingegeben werden, deren einzelne oder kombinierte Betätigung vom Mikrochip1003 als unterschiedliche Befehle erkannt wird. - Wie aus
9 hervorgeht, können Schalter901 und902 und Schalter1004 ,1005 ,1006 und1007 gemäß10 auch hohe Spannung (power) oder Masse bzw. niedrige Spannung (ground) als Referenzspannungspegel für die Befehlsfunktionen benutzt werden. Z.B. können die Schalter der10 , je nach der inneren Struktur des Mikrochips, mit einer anderen Masse anstatt mit Punkt1008 verbunden sein. - Die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung der Mikrochips der vorliegenden Erfindung kann, und in bestimmten Fällen je nach Verwendungsart sollte, über die zahlreichen oben beschriebenen Gebrauchsfunktionen hinaus, auch die Möglichkeit zur Regulierung des gemittelten Stromes durch einen Schalter, und/oder für die Erzeugung eines graduellen "Ein"/"Aus"-Stromes vorsehen so, dass der Benutzer möglichst wenig die Zunahme und Abnahme in der Lichtstärke des Gerätes wahrnimmt. Diese Möglichkeiten erlauben ein stetig variables Lichtniveau nach Wunsch des Benutzers und können auch die Lebensdauer des Aktivierungsschalters, der Birne und der Stromquelle verlängern. Darüber hinaus ist es jetzt möglich, einem schon vorhandenen Gerät wie z.B. einer Taschenlampe, mehrfache zusätzliche Funktionen durch die Verwendung einer Batterie mit einem eingebauten Mikrochip gemäß der vorliegenden Erfindung, zu verleihen Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Mikrochip dazu ausgelegt, die Beleuchtung in Gebäuden zu steuern. Der gegenwärtig als Stromschalter und als MMI dienende gängige Wandschalter kann durch einen Niedrigstromschalter wie einen Membranschalter, einen Berührungsschalter oder ein mit Kohlenstoff beschichtetes Schaltelement ersetzt werden. Da das MMI-Schalterelement, das den normalen Wandschalter ersetzt, nur sehr niedrige Ströme benötigt, ist es auch möglich, die normale Verkabelung für gefährliche hohe Spannungen und Ströme zum Schalter und vom Schalter zur Last (dem Licht) durch Verbindungen zu ersetzen die den neuen Niedrig-Gleichstrombedürfnissen angemessen sind. So kann im Falle der gängigen Wechselstromverkabelung (110/220 V) solche gefährliche Verkabelung auf das Dach oder die Decke beschränkt werden und alle Schalter (MMI-Schalter) sind an sich ungefährlich. Dadurch werden auch die teuren vorgeschriebenen Rohrleitungen für elektrische Kabel zu Wandschaltern überflüssig.
- Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die herkömmliche Verkabelung zwischen Lampe und Wandschalter durch biegsames stromleitendes Band ersetzt, das vom Dach entlang der Wand zu dem gewünschten Ort geführt werden kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Verbindungen mit stromleitender Farbe oder Ähnlichem hergestellt werden. In beiden diesen Fällen kann mit normaler Farbe übermalt und verdeckt werden. Dadurch wird die örtliche Veränderung eines Wandschalters oder das Hinzufügen eines neuen Schalters sehr leicht gemacht, Der Mikrochip gemäß der vorliegenden Erfindung kann sich in der Lampenfassung befinden. Der Mikrochip enthält den Niedrigstrom-(MMI)Eingang und den Stromschalter um den Energiefluss zur Last (Licht, Ventilator, Klimaanlage) zu ermöglichen oder zu unterbinden. Er reagiert auf die ankommenden Eingangssignale und aktiviert und deaktiviert, oder steuert andere Funktionen der Geräte, die er steuert.
- Der Mikrochip kann ausgelegt sein, um den Hochstrom-/Hochspannungsschalter in sich zu beherbergen, oder um ein externes Schaltteil oder Relais zu steuern. Auch kann der Mikrochip wie in anderen beschriebenen Ausführungsformen Intelligenz besitzen, um Funktionen wie Dimmen, verzögertes Abschalten, Ein-/Ausschalten zu bestimmten Zeiten, Zyklen zu bestimmten Zeiten, Blinkfolgen und graduelles Ein- und Ausschalten zu steuern. Auch kann der Mikrochip, wie in einer besonderen für Taschenlampen beschriebenen Ausführungsform, dazu ausgelegt sein, Standorts-/Notsignale durch Aufleuchten/Blinken einer LED zu gestatten.
-
12 zeigt eine Taschenlampe1200 mit einem Lampengehäuse1202 , Batterien1204 , einer Glühbirne1206 , einem Reflektor mit Linse1208 , einem Schalter1210 und einem Mikrochip1212 . Das Aussehen der Taschenlampe ist herkömmlich, jedoch ist ihre Funktion durch den Mikrochip1212 geprägt, der die Wirkungsweise des Schalters1210 , wie schon beschrieben, steuert. -
13 zeigt, dass eine Batterie von an sich herkömmlicher Form und Größe, mit positivem und negativem Pol1302 und1304 , mit einem in ihr integrierten Mikrochip von der schon beschriebenen Art gebaut werden kann. Eine andere Möglichkeit ist, den Mikrochip an der Batterie anzubringen, z.B. kann er in eine dazu bestimmte Öffnung eingesteckt werden. Beim Einstecken macht der Mikrochip Kontakt mit den positiven und negativen Polen mit der Batterie. Der Mikrochip hat auch Außenkontakte damit, wenn die Batterie in ein Gerät (das nicht gezeigt ist) eingesetzt wird, sie direkten Kontakt mit den entsprechenden Anschlüssen des Gerätes macht und somit der Mikrochip automatisch in den Stromkreis mit einbezogen ist. - Der Energieeingang
101 gemäß14 kann ein Gleichstromeingang (z.B. 12 V), wie er häufig für gewisse Lichtquellen verwendet wird, oder ein Wechselstromeingang (110 V oder 220 V) sein. Die mit1403 bezeichnete Einheit kann monolitisch oder eine Mehrfach-Chipeinheit mit einem Relais (Festkörper oder mechanisch), einem Regler (z.B. 110 Volt Wechselstrom auf 12 Volt Gleichstrom) und einem Mikrochip wie in dieser Anmeldung beschrieben sein. - In einer besonderen Ausführungsform kann der IC-Stift
1406 normalerweise unter hoher Spannung stehen und ein Schließen des Eingangs1402 , d.h. einer der Niedrigstrom Schaltvorrichtungen wie oben beschrieben, kann erkannt werden wenn der IC-Stift1405 ebenfalls hohe Spannung erhält. Um die LED1404 zum Aufleuchten zu bringen, vertauscht der Mikrochip die Polaritäten, so dass der IC-Stift1405 gegenüber dem IC-Stift1406 eine hohe Spannung aufweist. Es kann sein, dass es während dieser Zeit nicht möglich ist, das Schließen des Eingangsschalters1402 zu überwachen und dass die LED1404 nicht aufleuchtet, wenn der Eingang1404 geschlossen wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Mikrochip1403 das Schließen vor dem oben beschriebenen Vertauschen der Spannungspolarität feststellen, und wenn in diesem Fall ein Schließen erfasst wird, wird nicht zu der Vertauschung der Polaritäten übergegangen. - Mit Bezugszeichen
1407 ist eine MMI-Wandeinheit und mit Bezugszeichen1408 eine Hochspannungs-Deckeneinheit bezeichnet. - Gemäß
15 weist der Mikrochip1503 keinen Stromschalter (z.B. Schalter102 ), wie er in2 gezeigt, ist auf. Falls es jedoch gewünscht ist können ein Regulator1504 und ein Relais1505 in einen einzelnen monolitischen Mikrochip1503 integriert werden. Im Falle von 12 V Gleichstrom kann dies auf alle Fälle gemacht werden sofern nicht Strom/Energie Betrachtungen dies als unpraktisch erscheinen lassen. - In einer anderen Ausführungsform sind die Mikrochips
1403 und1503 ausgelegt, um Befehle nicht nur über den MMI Eingang sondern auch über die Last-Stromverkabelung (Elektrizitätsversorgung) zu erhalten. Dies würde einer zentralen Steuereinheit erlauben an verschiedene Kraftanschlüsse diverse Befehle zu senden die durch einen Mikrochip gemäß der Erfindung gesteuert werden, wobei Adress-Information bestimmter Mikrochips oder generelle (an alle) Befehle verwendet werden. - Wieder mit Bezug auf
1 , was aber nur als Beispiel verstanden werden soll, wird der Mikrochip103 durch Schieben oder Betätigen des Schalters102 aktiviert. Es ist klar, dass mehrere Schalter für verschiedene Funktionen des Mikrochips vorgesehen sein können. Um jedoch die Benutzung des Gerätes zu erleichtern, kann ein einzelner Schalter fähig sein, verschiedene Funktionen eines Gerätes wie z.B. einer Taschenlampe die mit dem Mikrochip bestückt ist, zu kontrollieren. - Als Beispiel sei angenommen, der Schalter
102 werde verwendet, um den Mikrochip anzuschalten und um damit die Taschenlampe anzuschalten. Dann kann jederzeit ein Schalter110 verwendet werden, der die Funktion des Mikrochips steuert und die Lampe ausschaltet. Dies ist eine herkömmliche Art, um die Funktion des Mikrochips zu steuern. Eine Alternative dazu ist, dass die Betätigung des Schalters102 von einer Zähleinheit112 wahrgenommen wird. Die Zähleinheit fängt an zu zählen wenn der Schalter102 geschlossen wird und nach einem kurzen Zeitintervall von z.B. 5 oder weniger Sekunden, die von der Zähleinheit gezählt werden, ändert der Schalter102 seine Funktion so, dass, wenn Schalter102 wieder betätigt wird, er die Funktion des Schalters110 übernimmt, welcher dadurch überflüssig wird. So hat der Schalter102 anfänglich die Rolle des "Ein"-Schalters während nach nur kurzer Zeit er die Rolle eines "Aus"-Schalters hat. Es folgt daraus, dass mit nur geringen Änderungen im Schaltkreis des Mikrochips ein einzelner Schalter mehrfache Funktionen ausführen kann, wobei die einzelnen Modalitäten voneinander unterschieden sind, oder zeitlich nacheinander oder, falls notwendig, auf irgendwelche andere Art sich manifestieren. - Mehrfach-Fähigkeiten können z.B. in einen Mikrochip eingebaut werden, in dem die Funktion eines Schalters auch an Zeit gekoppelt ist. Dabei bedeutet das Wort "Funktion" der Vorgang, der der Erkennung des Schließens des Schalters folgt oder daraus resultiert. So ist es z.B. mit einem einzigen Schalter möglich, bei einer zuerst ausgeschalteten Lampe (a) die Lampe einzuschalten, und (b) verschiedene Funktionen wie verminderte Helligkeit, Blinkrate/-sequenz usw. durch wiederholtes Betätigen des Schalters zu wählen.
- Wenn jedoch eine bestimmte Zeit (etwa 5 Sekunden) vergehen, während der kein nochmaliges Schließen stattfindet (was angibt, dass eine Betriebsart bzw. Funktion gewählt worden ist), dann kann die Funktion für die folgende Betätigung sich ändern. Anstatt Wahl einer anderen Betriebsart (Modus) kann das Schließen dann als ein "Aus"-Befehl interpretiert werden.
- Mit anderen Worten: eine Folge von Schalterbetätigungen, die nicht länger als 5 Sekunden von einander getrennt sind, führen den Mikrochip durch eine Anzahl vorbestimmter Betriebsarten (Funktionen). Sollten jedoch irgendwann mehr als 5 Sekunden zwischen aufeinanderfolgenden Schalterbetätigungen oder -schließungen vergehen, dann wird die nächste Betätigung des Schalters die Taschenlampe abschalten, anstatt den Mikrochip in eine andere Betriebsart zu bringen.
- Es ist klar, dass diese Charakteristika nicht auf die Verwendung des Mikrochips in Taschenlampen beschränkt sind, sondern dass der Mikrochip in jeder anderen Anwendung verwendet werden und deren Arbeitsweise entsprechend ändern kann. Somit wird die Funktion des Schalters bei einer Taschenlampe die Arbeitsweise der Taschenlampe in einer Weise bestimmen, die von der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Schalterbetätigungen abhängt. Allgemein gesagt ist in irgendeinem elektrischen Gerät, das durch den Mikrochip gesteuert wird, die Arbeitsweise des Gerätes durch die Funktion bestimmt, die ein Schalter, der mit dem Mikrochip kommuniziert, angibt. Die Funktion des Schalters wiederum hängt von der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Schalterbetätigungen ab.
- Andere Betriebsarten (Modi) können auch durch einen einzigen Schalter ausgedrückt werden. So kann ein Schalter z.B. benutzt werden zum Ein- und Ausschalten, um ein Notsignal auszusenden, um die allmähliche Abnahme des Lichtes einer Taschenlampe einzuleiten u.ä.m. Der Umfang der Erfindung ist in dieser Hinsicht unbeschränkt.
- Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben sind ist es für Personen mit normalen Kenntnissen auf diesem Gebiet selbstverständlich, dass Änderungen und Abänderungen dieser Ausführungsformen möglich sind die jedoch nicht vom Wesen und dem Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen beansprucht sind, abweichen.
Claims (21)
- Schaltsystem zur Verwendungmit einer erschöpfbaren Energiequelle und einer Lichtquelle (
105 ), wobei das System einen Mikrochip (103 ,201 ,203 ) und eine MMI-Aktivierungs-/Deaktivierungsschnittstelle zum Auswählen aus mehreren Funktionen hat, wobei die Schnittstelle einen Eingang zum Mikrochip und einen Schalter (102 ,106 ,1210 )hat, der mit dem Eingang verbunden ist, sodass der Eingang jeweilige Steuersignalezum Mikrochip überträgt, die Schaltvorgänge anzeigen, die jeweils einen Aktivierungs- oder Deaktivierungsvorgang umfassen, wobei dieSchnittstelle keine serielle Verbindung in dem Schaltkreis bildet, der die Energie zwischen der Energiequelle und der Lichtquelle überträgt, und wobei: (a) der Mikrochip die Verbindung der Energiequelle mit der Lichtquellein Reaktion auf jeweilige durch den genannten Schalter (102 ) erhaltene Steuersignale steuert; (b) der Mikrochip die Aufgabe hat, die der Lichtquelle (105 ) zugeführte Energie zum Durchführen einer von einer Mehrzahl von Funktionen zu regeln, darunter wenigstens eine Energieeinstellungsfunktion der der Lichtquelle zugeführten Energie, deren Auswahl von den durch den Schalter (102 ) erhaltenen Signalen abhängt: (c) das Schaltsystem so konfiguriert ist, dass der Mikrochip ungeachtet der Position des Schalters (102 ) und/oder des Aktivierungsstatus der Lichtquelle (10a ) mit Energie versorgt wird; und (d) das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mikrochip die Verbindung der Energiequelle mit der Lichtquelle durch einen Leistungsschalter (202 ) steuert, dass der Schalter (102 ,106 ,1210 ) ein Momentaktivierungsschalterist und dass das Schaltsystem wenigstens einer der folgenden Konfigurationen entspricht: (i) bei der der Mikrochip (103 ,201 ,203 ) so konfiguriert ist, dass der Schalter (102 ,106 ) anfänglich als Einschalter funktioniert, wenn der Schalter aktiviert wird, und der Mikrochip dann auf der Grundlage des Zeitintervalls der Betätigung des Schalters (102 ,106 )eine allmähliche und gleichmäßige Einstellung der der Lichtquelle (105 ) zugeführten Energie steuert; (ii) bei der der Mikrochip so konfiguriert ist, dass der Schalter (102 ,106 ) anfänglich als Einschalter funktioniert, wenn der Schalter aktiviert wird, und der Mikrochip (103 ,201 ,203 ) dann bei einem nächsten Schalterbetrieb eine Ausschaltfunktion auswählt, wenn das vorhergehende Zeitintervall der Schalteraktivierunglängeralsein vordefiniertesIntervall war; (iii) bei der der Mikrochip so konfiguriert ist, dass der Schalter (102 ,106 ) anfänglich als Einschalter funktioniert, wenn der Schalter aktiviert wird, und der Mikrochip dann beim nächsten Schalterbetrieb eine Funktion auf der Grundlage des Zeltintervalls der Schalteraktivierung, des Zeitintervalls der Schalterdeaktivierung und der Zahl der Schalteraktivierungssignale, die über die MMI-Schnittstelle erhalten werden, auswählt; (iv) bei der das Schaltsystem einen Energiespeicherbausteln (205 ,207 ) umfasst, der den Mikrochip (103 ,803 ) mit Energie versorgt, wenn der Leistungsschalter (202 )Energie zur Lichtquelle leitet, und bei dem die Energiequelle (101 ) dem Mikrochip (103 ,803 ) Energie zuführt, wenn der Leistungsschalter (202 ) keine Energie zur Lichtquelle (105 )leitet, und (v) bei der der Mikrochip (103 ,201 ,203 ,1113 ) zum Steuern einer Funktion zum Finden im Dunkeln durch Aktivieren eines Anzeigers (1104 ) konfiguriert ist und bei den der genannte Anzeiger (1104 ) auch eine Anzeige des Betriebs des Schalters (1111 ,102 ,106 ) liefert. - Schaltsystem nach Anspruch 1, bei dem der Mikrochip wenigstens zwei der Konfigurationen in (d) entspricht.
- Schaltsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Mikrochip konfiguriert ist, um eine automatische verzögerte Ausschaltfunktion in Reaktion auf ein durch den Eingang zum Mikrochip erhaltenes Aktivierungssignal zu steuern.
- Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Mikrochip konfiguriert ist, um den im Dunkeln zu findenden Anzeiger (
1104 ) nach dem Ausschalten der Lichtquelle (105 ) zu steuern. - Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Mikrochip ausgeführt ist, um das Wiederaufladen der Energiequelle zu steuern.
- Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Mikrochip (
103 ,201 ,203 ) mehrere Eingänge hat und nur ein Eingang mit dem Schalter (102 ,106 ) verbunden ist. - Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Mikrochip (
103 ,201 ,2031 ) ferner konfiguriert ist, um eine Adresse zu haben und Befehle von einer anderen Steuereinheit zu erhalten. - Schaltsystem nach Anspruch 7, bei dem die Befehle zumindest ein Adressfeld enthalten.
- Schaltsystem nach Anspruch 8, bei dem das Adressfeld eine globale Adresse umfasst.
- Schaltsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Befehle vom Mikrochip über eine Energiezuleitung zum Mikrochip erhalten werden.
- Schaltsystem nach Anspruch 1, das wenigstens der Konfiguration in (d) (iii) entspricht und bei dem das Schaltsystem mit dem Mikroschalter durch nur eine Verbindung mit der Energiequelle und durch nur eine Verbindung mit der Lichtquelle verbunden ist, wobei der Mikrochip (
201 ,203 ) mit dem Leistungsschalter (202 ) parallel geschaltet ist. - Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das wenigstens der Konfiguration in (d) (iii) entspricht und bei dem, wenn die genannte Mikrochipenergie direkt von der genannten Energiequelle zugeführt wird, der Energiespeicherbaustein von der Energiequelle wideraufgeladen wird.
- Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Schalter (
106 ) wenigstens ein Berührungsfeld oder einen Berührungssensor umfasst. - Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Mikrochip ferner zum Steuern einer Funktion zum Überwachen der Energie in der Energiequelle und zum Liefern einer Anzeige an einen Benutzer bezüglich der restlichen Energie in der Energiequelle konfiguriert ist.
- Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das ferner ein Gehäuse (
1202 ) umfasst und bei dem die Lichtquelle (1206 ), der Schalter (1210 ), der Leistungsschalter (1212 ) und der Mikrochip (1212 ,103 ) alle mit dem genannten Gehäuse verbunden oder in dem genannten Gehäuse eingeschlossen sind. - Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem der Mikrochip ferner zum Steuern einer allmählichen Einstellung der Energie zur Lichtquelle konfiguriert ist, sodass die Helligkeitsänderung gleichmäßig ist.
- Schaltsystem nach Anspruch 14, das wenigstens der Konfiguration in (d)(v) entspricht und bei dem der im Dunkeln zu findende Anzeiger beim Auffinden einer Vorrichtung, mit der das Schaltsystem verwendet wird, oder des Schalters (
102 ,106 ) im Dunkeln hilft und bei dem die Restenergieanzeige und der im Dunkeln zu findende Anzeiger (1104 ) miteinander kombiniert sind. - Schaltsystem nach Anspruch 14 oder 17, bei dem der Restenergieanzeiger funktioniert, wenn die Lichtquelle (
105 ) von einem Benutzer ausgeschaltet wird. - Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrochip eine verzögerte Ausschaltfunktion bereitstellt.
- Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrochip eine Energieeinstellung durch ein intermittierendes Verbinden und Trennen der Energiequelle steuert, sodass jedwede Totzeit, während der die Stromquelle nicht mit der Lichtquelle verbunden ist, für einen Benutzer nicht leicht sichtbar ist, und der genannte Mikrochip auch die Auswahl der Ausschaltfunktion durch die Zeitdauer der genannten Schaltendeaktivierungsaktionen und die Anzahl der von dem genannten Schalter durch den Eingang erhaltenen Aktivierungssignals steuert.
- Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ausschaltfunktion durch einen Benutzer von der Zeitdauer der genannten Schalteraktivierungsaktionen, der Zeitdauer der genannten Schalterdeaktivierungsaktionen und der Anzahl der Aktivierungssignale, die von dem genannten Schalter durch den genannten Eingang erhalten werden, abhängt.
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