電力和數據傳輸系統及方法與流程

本發明涉及用于允許電力和數據經由單對電線或電觸頭傳輸的系統及方法。確切地說，本發明涉及電力和數據經由單對電觸頭從充電裝置到可充電裝置的傳輸。

背景技術：

使用單對電線或線來傳輸電力和數據兩者在本領域中是已知的，使用頻分復用。通過電線對使用高頻傳輸來傳輸數據。低通或高通過濾器運用于接收端，允許數據傳輸與電力傳輸同時發生。然而，此解決方案并不總是合乎需要的。確切地說，當接收裝置需為小而廉價時，對低通或高通過濾器的要求為不合乎需要的。這些組件為裝置電子元件增加額外花費且還占據裝置內的空間。

將需要提供用于通過廉價、緊湊且可靠的單對電觸頭接收電力和數據的系統、裝置和方法。

技術實現要素：

在本發明的第一方面中，提供用于將電力和數據經由電連接從主機裝置傳輸到接收器裝置的系統，所述系統包括：

配置成經由輸出傳輸電力和數據的主機裝置，所述主機裝置配置成經由輸出在不同的時間將電力傳輸到數據；及

具有可連接到所述主機裝置的所述輸出的輸入的接收器裝置，所述接收器裝置包括電力接收電路和數據接收電路和配置成根據從所述輸入所接收的信號的電壓將輸入連接到所述電力接收電路或所述數據接收電路的開關元件。

系統采用“時分復用”，此為比頻分復用更廉價且更容易的解決方案且不需要額外過濾器。此外，系統不依賴于電力和數據的專用時槽，且因此不需要主機裝置與接收器裝置之間的同時性。接收器裝置根據一個或多個電壓確定而確定何時接收數據而非電力。

在第二方面中，提供用于從主機裝置接收電力和數據的接收器裝置，所述接收器裝置包括：

可連接到所述主機裝置的輸入；

電力接收電路；

數據接收電路；和

配置成根據從所述輸入所接收的信號的電壓將所述輸入連接到所述電力接收電路或所述數據接收電路的開關元件。

開關元件可配置成在輸入的電壓高于第一電壓閾值時從第一狀態切換到第二狀態。開關元件可配置成當輸入的電壓低于第二電壓閾值時從第二狀態切換到第一狀態。第二電壓閾值可低于第一電壓閾值。可替代地，第二電壓閾值可等于第一電壓閾值。

第一狀態可與數據接收電路關聯。第二狀態可與電力接收電路關聯。可替代地，第一狀態可僅與電力接收電路無關聯。在此情況下，數據接收電路可總是連接到輸入。數據接收電路可接著配置成確定與電力傳輸相對應的電壓電平且丟棄在電力傳輸期間所接收的數據。

可替代地，第一狀態可與數據接收電路關聯且第二狀態可與數據接收電路無關聯。在此情況下，電力接收電路可總是連接到輸入。

第二電壓閾值可低于第一電壓閾值。可替代地，第二電壓閾值可等于第一電壓閾值。

第一和第二電壓閾值可在1到30伏特之間且有利地在2到8伏特之間。第一閾值優選地為約4伏特。

數據接收電路可配置成通過將輸入電壓與第三閾值電壓相比較而確定數據中的邏輯電平。數據接收電路可配置成通過在輸入電壓升高且到第四電壓閾值時，在輸入電壓降低時將輸入電壓與第三電壓閾值相比較而確定數據中的邏輯電平。

開關元件可包括電壓比較器。

接收器裝置可為電池操作裝置。接收器裝置可為手持裝置。

接收器裝置可為氣溶膠生成裝置。氣溶膠生成裝置可配置成接收氣溶膠形成基質。氣溶膠生成裝置可配置成加熱或以其它方式蒸發氣溶膠形成基質以產生可遞送給使用者的氣溶膠。氣溶膠生成裝置可為電操作吸煙系統。氣溶膠生成裝置優選是手持氣溶膠生成裝置，其對于使用者在單手的手指之間握住是舒適的。氣溶膠生成裝置在形狀上可基本為圓柱形。

主要裝置的長度可在約70mm到120mm之間且外徑可為在約10mm到20mm之間。

主機裝置可為電池充電裝置。主機裝置自身可由電池供電。主機裝置可為電池組，裝備有電池的配件、啟用USB的配件、USB或其它類型的AC適配器、汽車充電器/適配器或不同類型的電源或配件。主機裝置可配置成將電力作為電流的脈沖提供到接收器裝置。由主機裝置提供的電流可在0至5安倍之間。

在第三方面中，提供了用于在具有電力接收電路和數據接收電路的接收器裝置處經由電連接從主機裝置接收電力和數據的方法，所述方法包括：

在輸入處從所述主機裝置接收電信號；及

執行在所述輸入處所接收的所述輸入信號的電壓與閾值電壓的比較；及

根據所述比較的結果將所述輸入與所述電力接收電路或所述數據接收電路連接或斷開連接。

當在輸入接收到電信號后，執行比較的步驟有利地連續地執行。電信號有利地為包括電力和數據兩者的時分復用信號。

連接或斷開連接的步驟可包括將輸入從與電力接收電路和數據接收電路中的一個連接切換到電力接收電路和數據接收電路中的另一個。可替代地，連接或斷開連接的步驟可包括將輸入與電力接收電路和數據接收電路中的僅一個連接或斷開連接，而電力接收電路和數據接收電路中的另一個保持永久連接到輸入。

附圖說明

現在將參照附圖僅作為示例詳細地描述本發明的實施例，在附圖中：

圖1是電操作吸煙系統的示意圖；

圖2是圖1的系統中的接收器裝置電子元件的一個配置的示意圖；

圖3是說明圖2的開關元件的操作的流程圖；及

圖4是圖1的系統中的接收器裝置電子元件的替代配置的示意圖。

具體實施方式

圖1展示根據本發明的一個實施例的包括主機裝置100和接收器裝置102的系統。此實例中的主機裝置100是用于電加熱吸煙系統的充電單元。此實例中的接收器裝置102是適于容納包括氣溶膠形成基質的吸煙制品104的電加熱氣溶膠生成裝置。接收器裝置包含加熱器以在操作中加熱氣溶膠形成基質。使用者吮吸吸煙制品104的煙嘴部分以將氣溶膠抽吸到使用者的口中。接收器裝置102配置成容納于主機裝置100的腔112內以便對接收器裝置中的電源再充電。

主機裝置100包括第一電池106、控制電子元件108和電觸頭110，所述電觸頭配置成在接收器裝置與電觸頭110連接時，將電功率從第一電池106提供到接收器裝置中的第二電池且將電數據提供到接收器裝置中的電子元件128。電觸頭110鄰近腔112的底部提供。腔配置成容納接收器裝置102。主機裝置100的組件容納在殼體116內。

接收器裝置102包括第二電池126、第二控制電子元件128和電觸頭130。如上所述，當電觸頭130與主機裝置100的電觸頭110接觸時，接收器裝置102配置成從主機裝置接收電力供給和數據。接收器裝置102進一步包括配置成容納吸煙制品104的腔132。以例如刀片加熱器形式的加熱器134提供在腔132的底部。在使用中，使用者啟動接收器裝置102，且經由控制電子元件128將電力從電池126提供到加熱器134.加熱器加熱至標準操作溫度，所述溫度足以由氣溶膠生成制品104的氣溶膠形成基質生成氣溶膠。接收器裝置102的部件容納在殼體136內。例如，在EP2110033中更全面地描述此類型的接收器裝置。

在此實例中，接收器裝置102為電加熱吸煙裝置。由于接收器裝置102較小(傳統香煙尺寸)但必須在僅幾分鐘時間段內遞送高電力，通常單以吸煙環節約7分鐘。第二電池可接著需要返回到主機裝置100以進行再充電。

在此實例中，接收器裝置102具有多邊形截面。從平坦面到相對平坦面測量，接收器裝置的外徑可為在約12.7mm到約13.65mm之間；從邊緣到相對邊緣(即，從接收器裝置的一個側上的兩個面的交點到另一側上的相應交點)測量，在約13.4mm到約14.2mm之間；以及從按鈕頂部到相對底部平坦面測量，在約14.2mm到約15mm之間。接收器裝置的長度為約80mm。

主機裝置中的第一電池106配置成容納足夠充電量以在需要對自身再充電之前對第二電池126再充電若干次。此在需要從主出口再充電之前為使用者提供允許若干吸煙環節的便攜式系統。

為了滿足較小大小，充足容量和安全，但快速充電與放電，以及可接受壽命的第二電池126的競爭要求，如在此實例中可使用磷酸鋰鐵(LiFePO4)化學電池。此實例中的第二電池126具有圓柱形狀，直徑為10mm及長度為37mm。作為替代方案，鈦酸鋰電池可用于第二電池。

主機裝置100中的第一電池106為棱柱型氧化鈷鋰(LiCoO2)電池。氧化鈷鋰電池提供比磷酸鋰鐵更高的電池電壓，允許磷酸鋰鐵電池從單個氧化鈷鋰電池充電。

氣溶膠形成基質優選包括含有揮發性煙草香味化合物的含煙草材料，在加熱時所述揮發性煙草香味化合物從基質中釋放。此外，氣溶膠形成基質可包括非煙草材料。優選地，氣溶膠形成基質還包含氣溶膠形成劑。合適的氣溶膠形成劑的例子是甘油和丙二醇。

氣溶膠形成基質可為固體基質。固體基質可包含例如下述中的一種或多種：包含下述中的一種或多種的粉末、顆粒、小球、碎片、通心管(spaghettis)、條或片材：草本植物葉、煙葉、煙肋片段、再生煙草、均質煙草、擠出煙草和膨脹煙草。可替代地，氣溶膠形成基質可為液體基質，且吸煙制品可包括用于保持液體基質的設備。

圖2是圖1的接收器裝置的控制電子元件的示意圖。在觸點130處接收電信號。觸點130b為接地連接且觸點130a為信號連接。來自130的輸入信號由開關元件140接收。開關元件通過接收器裝置電子元件128連接到電力接收電路142和數據接收電路144兩者。開關元件實質上為根據輸入電壓改變其開關狀態的電壓比較器。數據接收電路144和電力接收電路143兩者連接到接地線148，所述接地線連接到觸點130b。

電力接收電路142連接到裝置電池126以根據預定充電協議遞送所接收的電力。當裝置將用于產生氣溶膠時，在充電之后，通過加熱器控制電路146從電池126為加熱器134提供電力。

數據接收電路144將所接收的控制數據根據情況傳遞到加熱器控制電路146，例如以提供軟件更新。數據可從數據接收電路傳遞到裝置電子元件的其它元件(例如，電力接收電路142)，例如以確認已經將主機裝置識別為用于和接收器裝置一起使用的兼容裝置。

在使用中，當主機裝置連接到接收器裝置時，主機裝置經由觸點130a將電力和數據發送到接收器裝置。數據也可經由觸點130從接收器裝置傳遞回主機裝置。來自主機裝置的信號以連續方式而非同時含有電力和數據。然而，電力傳輸和數據傳輸不必具有專用時槽。在任何給定時刻，其可為正在傳輸的電力或數據。而開關元件140能夠根據電壓比較來及時確定在每一時刻正在接收的電力或數據。

數據由數據接收電路通過對其輸入檢測電壓或電流電平而檢測。在此實施例中，數據接收電路144通過在電壓升高時將輸入電壓與低閾值1，在電壓降低時與低閾值2相比較而檢測邏輯電平。數據比特速率可為極高且可在每秒100比特(100bps)到每秒500千比特(500kbps)的范圍內。

圖3是說明圖2中所展示的開關元件140的功能的流程圖。當接收器裝置自主機裝置移除時，開關元件配置成與電力接收電路斷開連接。因此在初始狀態下，在開始步驟200處所指示，開關元件將輸入130a連接到數據接收電路。

在步驟210中，開關元件將輸入電壓V與第一閾值電壓V1(在此實例中為4伏特)相比較。如果輸入電壓不大于4伏特，那么開關元件仍連接到數據接收電路且在步驟260中將所接收的數據傳遞至數據接收電路，同時繼續將輸入電壓與V1相比較。如果輸入電壓大于4伏特，那么開關元件在步驟220中切換狀態以將輸入130a與電力接收電路連接。在步驟230中，開關元件從輸入接收電力信號且將其傳遞到電力接收電路142。當在此狀態下，將電力傳遞到電力接收電路，開關元件繼續對輸入電壓與第二電壓閾值V2(在此實例中為3.5伏特)作出比較。這展示為步驟240。如果輸入處的電壓降低到V2以下，那么開關元件在步驟250中切換狀態以將輸入130a與數據接收電路連接。在步驟260中，開關元件從輸入接收數據信號且將其傳遞到數據接收電路144。當在此狀態下，將數據傳遞到數據接收電路，開關元件繼續對輸入電壓與第一電壓閾值V1作出比較，如通過返回到步驟210所指示。如果輸入電壓不大于4伏特，那么在步驟260中開關元件繼續將數據傳遞到數據接收電路。只要在輸入130a處接收到信號，此開關行為繼續保持。在電力傳輸期間所傳輸的電流可與特定充電協議所需要的一樣高，但在此實例中在0到5安倍之間。

圖4說明用于開關元件的替代布置。在圖4中所展示的實施例中，開關元件150不連接到數據接收電路144但僅連接到電力接收電路142。數據接收電路總是保持連接到輸入130a。開關元件運行僅為了根據輸入電壓將電力接收電路142與輸入130a連接或斷開連接。關于圖3所描述的相同控制策略可與此布置一起使用，但其中步驟250與電力接收電路斷開連接而不是切換到數據接收電路。

圖4的數據接收電路配置成在其正在傳輸電力時承受由主機裝置所施加的電壓。圖4的數據接收電路配置成使用電壓比較器檢測與電力傳輸相對應的電壓電平，且在電力傳輸階段期間丟棄所讀取的數據。

盡管所描述的實施例僅指從主機到接收器裝置的傳輸，但接收器裝置經由相同觸點將數據傳輸到主機當然是可能的。舉例來說，將存儲的使用數據、診斷數據或電池相關數據傳輸到主機裝置可為有利的。

上文描述的示范性實施例是舉例說明而不是限制性的。考慮到上述的示例性實施例，現在本領域的普通技術人員將理解到與以上示例性實施例一致的其它實施例。