DE69930978T2

DE69930978T2 - Intelligenter Berührungsschalter

Info

Publication number: DE69930978T2
Application number: DE69930978T
Authority: DE
Inventors: Frederick Johannes Bruwer
Original assignee: Azoteq Pty Ltd
Current assignee: Azoteq Pty Ltd
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2019-10-09
Also published as: US6650066B2; US7781980B2; US20100309015A1; DE69901313T2; US20030127996A1; US8288952B2; US7994726B2; US7498749B2; EP1120018B2; EP1206168A1; EP1308913B1; CN1783573B; CA2345696A1; CN1921726A; HK1041401B; ZA200102151B; US20020047595A1; EP1206168B1; US6249089B1; JP2004500681A

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 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, um den Weg zu erhellen, 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 leicht 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, fast 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 Playschool 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 Zeitschaltvorrichtung und eine Schaltkreisunterbrecher-Vorrichtung, die auf die Zeitschaltvorrichtung reagiert, um den Strom zur Lampe zu unterbrechen, und weiterhin eine möglichst kindersichere Überbrückungseinrichtung die, unabhängig von der Zeitschaltevorrichtung, 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 der vorliegenden Erfindung wird ein im Anspruch 1 definiertes elektrisches Bauteil bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
MMI-Funktionen werden durch sehr schwache Stromsignale gesteuert, wobei Touch-Pads bzw. Berührungsfelder oder mit Kohlenstoff beschichtete Membrantypschalter verwendet werden. Diese Schwachstromsignalschalter der Erfindung können kleiner, zuverlässiger, weniger kostspielig, einfacher abzudichten und weniger anfällig gegenüber den Effekten von Korrosion und Oxidation sein. Weil der Schalter eine Festkörperkomponente ist, ist es darüber hinaus gemäß der Erfindung möglich, die Funktionen des Bauteils in einer intelligenten Weise mit demselben Mikrochip zu steuern, der die MMI-Funktionen bereitstellt. Daher können durch Anwendung der Lehren der Erfindung zuverlässigere, intelligente und effiziente elektrische Bauteile erhalten werden, die billiger und einfacher herzustellen sind als Bauteile des Standes der Technik.
Gemäß der Erfindung wird ein Mikrochip bereitgestellt, der angepasst ist, die Beleuchtung in Gebäuden zu steuern. Der normale Schalter an der Wand, der gegenwärtig sowohl als ein Netzschalter, d.h. Leitung von Elektrizität, als auch als MMI arbeitet, kann beseitigt werden, wodurch die normale gefährliche Verdrahtung hoher Spannung und hohen Stroms zum Schalter und vom Schalter zu der Last oder der Lampe beseitigt wird. Durch Verwendung der Erfindung können diese Schalter durch Verbindungselemente, die für Schwachstrom-Gleichstrom-Anforderungen geeignet sind, ersetzt werden.
Die Erfindung stellt eine elektronische Vorrichtung bereit, die ein elektrisches Bauteil umfasst, mit einer Energieversorgung, einem Aktivierungs-/Deaktivierungselement und einem Prozessor. Das Aktivierungs-/Deaktivierungselement ist mit dem Prozessor verbunden, und der Prozessor ist mit der Energieversorgung verbunden. Der Prozessor steuert die Ein/Aus-Funktion des Bauteils und zumindest eine weitere Funktion des Bauteils als Antwort auf von dem Aktivierungs-/Deaktivierungselement empfangene Signale.
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/Deaktivierungsschalter 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 Mikrochip 1403 der 14;
16 zeigt ein Flussdiagramm eines Mikrochips wie er in 4 und 5 für eine Ausführungsform einer verzögerten Ausschaltfunktion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist;
17 zeigt ein Flussdiagramm eines Mikrochips, wie er in 7 und 8 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 Hauptstromkreises 100 eines elektronischen Apparates, wird z.B. eine Taschenlampe vorgeschlagen, welche den Mikrochip 103 und eine eingangsseitige durch Mikrochip gesteuerte Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 102 aufweist welche z.B. ein Drucktasten- oder Schiebeschalter sein kann. Der Hauptschaltkreis 100 des Gerätes wird mit Strom von der Energiequelle 101 versorgt. Die Energiequelle 100 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, Batterie betriebene Autos, Boote, Flugzeuge und/oder sonstige elektrisch betriebene Spielzeuge.
Mit Bezug auf 1 erhält der Mikrochip 103 ein Signal wenn der Benutzer den Eingangs-Drucktasten- oder Schiebeschalter 102 in die "Ein" Stellung bringt.
Der Schalter 102 ist ein direkter Schalter zum Mikrochip 103. Mikrochip 103 ist durch die Verbindung 104 mit Masse verbunden (geerdet). Der Mikrochip 103 ist in Reihe zwischen Energiequelle 101 und Last 105 geschaltet. Durch einen in 1 nicht gezeigten Stromschalter leitet der Mikrochip 103 genügend Strom zur Last 105 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 auf 2 genauer beschrieben. In 1 ist gezeigt, wie Mikrochip 103 von der Energiequelle 101 versorgt wird. Wenn ein Benutzer den Eingangsschalter 102 in die "Ein"-Stellung bringt, bedeutet das, dass ein Signal dem Mikrochip 103 mitgeteilt wird. In den bevorzugten Ausführungsformen benötigt der Eingang 102 sehr geringe Ströme. In einer Ausführungsform der Erfindung erlaubt eine Mikrochip-Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 auf Betätigung des MMI-Schalters 102 dem Stromschalter 202 ungehindert Strom von der Energiequelle 101 zur Last 105 fließen zu lassen und, im Falle einer Taschenlampe diese zum Leuchten zu bringen. Es ist aber dabei wichtig zu verstehen, dass der Steuerkreis 201 den Stromschalter 202 in Reaktion auf ein Signal vom MMI-Schalter hin aktiviert. Ungleich den bisher nach dem Stand der Technik bekannten Geräten leitet der Auslöseschalter 102 nicht Strom zur Last 105, 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 102 in die gemäße Stellung und zeigt damit an, dass er diese Funktion haben möchte. Während der "Ein"-Periode der Blinksequenz signalisiert die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 dem Stromschalter 202 zu schließen und Strom zur Last 105 fließen zu lassen, wobei im Falle einer Taschenlampe deren Birne aufleuchtet. Gleichzeitig verwendet die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 die Zählvorrichtung 203 als eine Zähluhr. Wenn die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 den Ablauf einer Sekunde erkannt hat, bedeutet die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 dem Stromschalter 202 zu öffnen, damit den Stromfluss zur Last 105 zu unterbrechen, und die Glühbirne erlischt. Es ist dabei wichtig zu bedenken, dass beide, die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 sowie der Stromschalter 202, immer noch aktiv sind und voll unter Spannung stehen; jedoch ruht nun die Stromzufuhr zur Last 105. Nach einer weiteren Sekunde gibt die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 einen Befehl, der einen erneuten Stromfluss durch den Stromschalter 202 zur Last 105 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 Eingangsschalter 102 in die "Aus" Stellung schaltet, oder bis die im Mikrochip, d.h. in der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201, 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 Schalter 202 zur Last 105 gemäß dem Code mit Hilfe der Zählvorrichtung 203 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-/Rücksetzeinrichtung 201 vorprogrammiert, bestimmt wird, wird das Signal abgeschaltet.
Wie es in 3 gezeigt wird, ist es möglich, die Erdungseinrichtung 104 vom Hauptkreis 100 wegzulassen. Dann ist es jedoch erforderlich, periodisch eine alternative Energiequelle für den Mikrochip 103 vorzusehen, um einen virtuellen Massebezugspegel zu schaffen. Ein Mikrochip, der in dieser Konfiguration verwendet werden kann ist weiter unten mit Bezug auf 8A und 8B 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 Mikrochip 103 gezeigt ist, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit einer mit Kohlenstoff beschichteten Membrane, einem Berührungsschalter, oder einem Niedrigstromschalter 106 verwendet wird. Gemäß dieser einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Stromschalter 202 direkt von der mit Masse verbundenen (geerdeten) Energiequelle 101 mit Strom versorgt. Jedoch ist die Höhe des Stromflusses vom Stromschalter 202 zur Last 105 abhängig von der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201. Wenn der Benutzer den Berührungsschalter 106, den mit Kohlenstoff beschichteten Membranschalter 106 oder den Niedrigstromschalter 106 aktiviert, erlaubt die Steuer/Rückstelleinrichtung 201 dem Stromschalter 202 Strom zur Last 105 fließen zu lassen. Jedoch bei intelligenteren Anwendungen gemäß bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung koordiniert die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 mittels der Zeit- und/oder Zähleinrichtung 203 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 Mikrochips 103 wie er in 4 und 5 gezeigt ist, der eine verzögerte Abschaltefunktion erzeugt. Der Ablauf beginnt mit START, wenn die Energiequelle 101 mit dem Mikrochip 103 verbunden wird, wie in 4 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 Mikrochips 103 für eine solche Konfiguration ist unter Bezugnahme auf 8A und 8B 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 Mikrochip 103 von der Energiequelle 101 mit Gleichstrom versorgt. Wenn der aktivierende Eingangsschalter 102 geschlossen ist, ist der Kreis geschlossen und Strom fließt nach Angabe des Mikrochips 103 zur Last 105. Der Mikrochip 103 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 Mikrochips 103, die für diese Anwendungen geeignet sind, werden weiter unten mit Bezug auf 8A und 8B beschrieben.
8A und 8B sind Blockdiagramme zweier anderer weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Mikrochip 803 ist besonders geeignet für Anwendungen, in denen der Mikrochip 803 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 Stromschalter 202 periodisch geöffnet wird, wenn der Aktivierungseingangsschalter 102 geschlossen ist. Z.B., und unter Bezugnahme auf 8A ist der Spannungsabfall über der Last 105 Null und, im Falle einer Taschenlampe, wird die Birne nicht aufleuchten wenn der Eingangsschalter 102 geschlossen ist aber der Stromschalter 202 keinen Strom führt (d.h. der Schalter ist geöffnet und lässt keinen Strom zur Last 105 fließen). Statt dessen liegt der gesamte Spannungsabfall über dem Stromschalter 202, parallel zu der Diode 204 und dem Kondensator 205.
Wenn der Kondensator 205 seine volle Ladung erreicht hat, kann der Stromschalter 202 schließen und der Stromkreis 803 wird vom Kondensator 205 mit Strom versorgt. Wenn der Stromkreis 803 richtig mit Strom versorgt wird, ist seine Funktion identisch mit den vorher beschriebenen Schaltkreisen in Bezug auf die Funktionen, die die Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 und die Zähleinrichtung 203 bieten.
Wenn der Ladekondensator 205 sich der Erschöpfung nähert, wird dies von der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 erkannt, die dann den Stromschalter 202 öffnet. Dies unterbricht kurz den Stromfluss zur Last 105, um den Spannungsabfall von der Last 105 wegzunehmen und um den Kondensator 205 wieder aufzuladen, und um einen neuen Zyklus zu beginnen. Im Falle von Taschenlampen kann das Zeitintervall, während dem der Stromfluss vom Stromschalter 202 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 (wenn 202 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 in 7 und 8 gezeigt ist und welcher auch eine verzögerte Abschaltefunktion hat. Das Diagramm ist ohne weitere Erläuterung verständlich; der Zyklus beginnt mit "START", wenn der Schalter 102 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 Stromschalter 202 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 auf 11 kann die Anzeige/Ausgangseinrichtung 1104 z.B. eine LED sein. Wenn der Mikrochip die Verbindung 1114 unter hohe Spannung setzt, dann leuchtet LED 1104. LED 1104 kann auch aufleuchten während der Benutzer den Schalter 1111 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 Mikrochip 1113 die LED 1104 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 Kondensators 207 zur Versorgung des Kreises 803, wobei die Dioden- und Kondensatoranordnung eine Massereferenz für den Kreis 803 erzeugen.
Jede der mit Bezug auf 8A und 8B beschriebenen Ausführungsformen kann abhängig vom Verwendungszweck gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die in 8A und 8B 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 in 8A und 8B 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 und 8B gezeigt ist, bietet gewisse Vorteile gegenüber den einfachen, nicht-intelligenten Bauweisen gegenwärtiger einfacher elektrischer Geräte wie z.B. Taschenlampen. Dank der ungewöhnlichen Auslegung des Mikrochips wie er in 8A und 8B 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, die im Mikrochip, d.h. in der Steuerungs-/Rücksetzeinrichtung 201 vorprogrammiert sind, vorgesehen und können z.B. von einer Zähleinrichtung 203 unterstützt werden. Mit Bezug auf die 2 können Befehle durch den Schalter 102 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 Mikrochip 103 veranlassen, den Stromschalter 202 für eine vorbestimmte Zeit ununterbrochen zu aktivieren. Oder es kann ein zweimaliges aufeinanderfolgendes Schließen den Mikrochip 103 anweisen, den Stromschalter 202 intermittierend für eine vorbestimmte Zeit und Sequenz, z.B. eine S.O.S. Sequenz, zu aktivieren.
Zum Zweiten und auf 9 bezogen können dem Mikrochip 903 Instruktionen durch Verwendung verschiedener Spannungen, die der Mikrochip 903 als unterschiedliche Instruktionen erkennt, mitgeteilt werden. Z.B., aber nicht darauf beschränkt, können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere Aktivierungsschalter 901 und 902, die verschiedene Spannungen an die Signaleingangsstruktur des Mikrochips 903 anlegen, vorgesehen sein.
Zum Dritten und auf 10 bezogen, können dem Mikrochip 103 Instruktionen durch Verwendung mehrfacher bestimmter Schalter (1004, 1005, 1006, 1007) eingegeben werden, deren einzelne oder kombinierte Betätigung vom Mikrochip 1003 als unterschiedliche Befehle erkannt wird.
Wie aus 9 hervorgeht, können Schalter 901 und 902 und Schalter 1004, 1005, 1006 und 1007 gemäß 10 auch hohe Spannung (power) oder niedrige Spannung (ground) als Referenzspannungspegel für die Befehlsfunktionen benutzt werden. Z.B. können die Schalter der 10, je nach der inneren Struktur des Mikrochips, mit einer anderen Masse anstatt mit Punkt 1008 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 (110/220V) solche gefährliche Verkabelung auf das Dach oder die Decke beschränkt werden und alle Schalter (MMI-Schalter) sind in 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 Taschenlampe 1200 mit einem Lampengehäuse 1202, Batterien 1204, einer Glühbirne 1206, einem Reflektor mit Linse 1208, einem Schalter 1210 und einem Mikrochip 1212. Das Aussehen der Taschenlampe ist herkömmlich, jedoch ist ihre Funktion durch den Mikrochip 1212 geprägt, der die Wirkungsweise des Schalters 1210, wie schon beschrieben, steuert.
13 zeigt, dass eine Batterie von an sich herkömmlicher Form und Größe, mit positivem und negativem Pol 1302 und 1304, 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 gemäß 14 kann ein Gleichstromeingang (z.B. 12 V), wie er häufig für gewisse Lichtquellen verwendet wird, oder ein Wechselstromeingang (110V oder 220V) sein. Die mit 1403 bezeichnete Einheit kann monolithisch 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 Eingangs 1402, d.h. einer der Niedrigstrom Schaltvorrichtungen wie oben beschrieben, kann erkannt werden wenn der IC-Stift 1405 ebenfalls hohe Spannung erhält. Um die LED 1404 zum Aufleuchten zu bringen, vertauscht der Mikrochip die Polaritäten so dass der IC-Stift 1405 gegenüber dem IC-Stift 1406 eine hohe Spannung aufweist. Es kann sein, dass es während dieser Zeit nicht möglich ist, das Schließen des Eingangsschalters 1402 zu überwachen und dass die LED 1404 nicht aufleuchtet, wenn der Eingang 1404 geschlossen wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Mikrochip 1403 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 Bezugszeichen 1408 eine Hochspannungs-Deckeneinheit bezeichnet.
Gemäß 15 weist der Mikrochip 1503 keinen Stromschalter (z.B. Schalter 102), wie er in 2 gezeigt, ist auf. Falls es jedoch gewünscht ist können ein Regulator 1504 und ein Relais 1505 in einen einzelnen monolithischen Mikrochip 1503 integriert werden. Im Falle von 12V 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 und 1503 ausgelegt, um Befehle nicht nur über den MMI Eingang sondern auch über die Last-Stromverkabelung (Elektrizitätsversorgung) zu erhalten. Dies würde einer zentrale 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 Mikrochip 103 durch Schieben oder Betätigen des Schalters 102 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 Schalter 110 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 Schalters 102 von einer Zähleinheit 112 wahrgenommen wird. Die Zähleinheit fängt an zu zählen wenn der Schalter 102 geschlossen wird und nach einem kurzen Zeitintervall von z.B. 5 oder weniger Sekunden, die von der Zähleinheit gezählt werden, ändert der Schalter 102 seine Funktion so, dass, wenn Schalter 102 wieder betätigt wird, er die Funktion des Schalters 110 übernimmt, welcher dadurch überflüssig wird. So hat der Schalter 102 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 (um eine Funktion zu wählen) dann kann die Funktion für die folgende Betätigung sich ändern. Anstatt Wahl eines anderen 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 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 einen anderen Modus 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

Ein Schaltsystem zur Benutzung mit einer Wechselstromquelle und einer Lichtquelle (105), wobei das System einen Mikrochip (103, 201, 203) und eine MMI Aktivierungs-/Deaktivierungs-Schnittstelle zur Auswahl von mindestens einer Funktion von mehreren von dem Mikrochip zu kontrollierenden Funktionen einschließt, wobei die Schnittstelle mindestens einen Schalter (102, 106, 1210) einschließt, der mit mindestens einem Eingang zu dem Mikrochip verbunden ist, so dass der Eingang die jeweiligen Steuerungssignale an den Mikrochip überträgt, der Schaltoperationen anzeigt, wobei der Eingang und der Schalter keine serielle Verbindung in dem Schaltkreis bilden, welcher Energie zwischen der Energiequelle und der Lichtquelle überträgt, und bei dem: (a) das Schaltsystem so konfiguriert ist, dass der Mikrochip mit Energie versorgt wird, ungeachtet der Betriebsstellung des Schalters (102) und/oder des Aktivierungsstatus der Lichtquelle (105); und (b) das Schaltsystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die MMI-Schnittstelle mindestens einen Sensorschalter einschließt und dadurch, dass sich das Schaltsystem an eine der folgenden Konfigurationen anpasst: (i) wobei der Mikrochip (103, 201, 203) so konfiguriert ist, dass mindestens ein Schalter (102, 106) zu Beginn als ein Schalter zum Einschalten funktioniert, wenn der Schalter aktiviert wird und der Mikrochip dann eine allmähliche und gleichmäßige Regulierung der Energie steuert, mit der die Lichtquelle (105) versorgt wird, basierend auf der Dauer der Betätigung des Schalters (102, 106), und er wählt dann eine Ausschalt-Funktion, wenn die Dauer der Deaktivierung des Schalters vor der Betätigung des Sensorschalters einen vorherbestimmten Zeitraum überschreitet; (ii) wobei der Mikrochip (103, 201, 203) konfiguriert ist, um auf die Betätigung des Sensorschalters eine Ausschalt-Funktion auszuwählen, wenn die vorhergehende Dauer der Deaktivierung des Schalters länger war als der vorherbestimmte Zeitraum, und wobei der Mikrochip ferner konfiguriert ist, um die Regulierung der Energie zu der Lichtquelle zu steuern, basierend auf den Signalen, die von der MMI-Schnittstelle empfangen werden; (iii) wobei der Mikrochip so konfiguriert ist, dass der Schalter (102, 106) zu Beginn als ein Schalter zum Einschalten funktioniert, wenn der Schalter aktiviert wird, und der Mikrochip dann auf die nächste Betätigung des Schalters eine Funktion auswählt, basierend auf der Dauer der Schalteraktivierung, auf der Dauer der Schalterdeaktivierung und der Anzahl der Schalterbetätigungssignale, die über den Sensor-MMI-Schnittstellen-Schalter empfangen werden; (iv) wobei der Mikrochip (103, 201, 203, 1113) konfiguriert ist, um eine Funktion zum Finden im Dunkeln zu steuern, indem eine sichtbare Anzeigevorrichtung (1104, 1404, 105) gesteuert wird, und wobei diese Anzeigevorrichtung aktiviert ist, um zumindest die Aktivierung des Sensorschalters (106) anzuzeigen; und (v) wobei das Schaltsystem (803, 1408) mit dem Schaltkreis verbunden ist, der die Energiequelle (101, 1204) und die Lichtquelle (105) über nur zwei Verbindungen verbindet, und eine Vorrichtung (205, 207) zur Speicherung von Energie einschließt, um zumindest den Mikrochip (103, 201, 203, 1503) und den Sensor-MMI-Schnittstellen-Schalter zu gewissen Zeiten mit Energie zu versorgen und wobei die Vorrichtung zur Speicherung von Energie zu gewissen anderen Zeiten aufgeladen wird.
Das Schaltsystem nach Anspruch 1, wobei die Energiequelle eine Wechselstromquelle mit 110/220V ist und der Mikrochip konfiguriert ist, um sich an die Konfiguration 1b (i) anzupassen.
Das Schaltsystem nach Anspruch 1, wobei die Energiequelle eine Wechselstromquelle mit 110/220V ist und der Mikrochip konfiguriert ist, um sich an die Konfiguration 1b (ii) anzupassen.
Das Schaltsystem nach Anspruch 1, wobei die Energiequelle eine Wechselstromquelle mit 110/220V ist und der Mikrochip konfiguriert ist, um sich an die Konfiguration 1b (iii) anzupassen.
Das Schaltsystem nach Anspruch 1, wobei die Energiequelle eine Wechselstromquelle mit 110/220V ist und der Mikrochip konfiguriert ist, um sich an die Konfiguration 1b (iv) anzupassen.
Das Schaltsystem nach Anspruch 1, wobei die Energiequelle eine Wechselstromquelle mit 110/220V ist und der Mikrochip konfiguriert ist, um sich an die Konfiguration 1b (v) anzupassen.
Das Schaltsystem nach Anspruch 1, wobei die Energiequelle eine Wechselstromquelle mit 110/220V ist und der Mikrochip konfiguriert ist, um sich zumindest an zwei aus 1b (i) bis 1b (v) ausgewählte Konfigurationen anzupassen.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Mikrochip so konfiguriert ist, um eine automatische Verzögerungs-Abschalt-Funktion einer Funktion zu steuern, die in Erwiderung auf ein über die MMI-Schnittstelle empfangenes Aktivierungssignal aktiviert wurde.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Mikrochip ferner konfiguriert ist, um die Regulierung der Energie zu der Lichtquelle zu steuern, basierend auf der Anzahl der MMI-Schalter-Aktivierungen.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Mikrochip konfiguriert ist, um eine Anzeigevorrichtung zum Finden im Dunkeln zu steuern, wenn die Lichtquelle von dem Benutzer ausgeschaltet wurde.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zur Implementierung der MMI-Schnittstelle leitfähige Farbe verwendet wird.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zur Implementierung der MMI-Schnittstelle eine leitfähige Substanz verwendet wird, die so ähnlich wie Farbe ist.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zur Implementierung der MMI-Schnittstelle ein flexibles Band verwendet wird, das leitfähiges Material einschießt.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Mikrochip (103, 201, 2031) ferner konfiguriert ist, um eine Adresse zu besitzen und um Befehle an ein Steuergerät zu übertragen und von diesem zu empfangen.
Das Schaltsystem nach Anspruch 14, wobei die Befehle zumindest ein Adressfeld einschließen.
Das Schaltsystem nach Anspruch 15, wobei das Adressfeld eine globale Adresse umfasst.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Befehle über eine Stromleitung von dem Mikrochip übertragen oder empfangen werden.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die MMI-Schnittstelle Parallelschalter einschließt.
Das Schaltsystem nach Anspruch 18, wobei mindestens einer der Parallelschalter auf einer Struktur basiert, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: karbonbeschichtete Folienschalter und Tastschalter.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei ein serieller Schalter (102) in dem Schaltkreis vorhanden ist, der die Energieversorgung mit der Lichtquelle verbindet.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, das ferner ein Gehäuse (1202) umfasst, und wobei die Lichtquelle (105, 1104, 1206, 1404), ein Schalter (1210, 102, 106, 1402), der Netzschalter (202, 1212) und der Mikrochip (1212, 103, 1403, 1503) alle mit diesem Gehäuse verbunden sind und/oder in diesem Gehäuse eingeschlossen sind.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Mikrochip ferner konfiguriert ist, um eine allmähliche Regulierung der Energie für die Lichtquelle zu steuern, so dass der Wechsel der Helligkeit gleichmäßig ist.
Ein Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrochip die Regulierung der Energie über eine diskontinuierliche Verbindung und Trennung mit der Energiequelle steuert, so dass der tote Zeitraum, in der die Energiequelle nicht mit der Lichtquelle verbunden ist, von dem Benutzer nicht leicht sichtbar ist, und dadurch, dass dieser Mikrochip ebenso die Auswahl der Abschaltfunktion auf die Aktivierung des Schalters hin steuert, zumindest basierend auf der vorhergehenden Dauer dieser Deaktivierung des Schalters.
Das Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die einzige Energiequelle das Stromnetz ist.
Ein Schaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und 20 bis 24, das eine einzige Sensor-MMI-Schnittstelle oder Schalter umfasst.