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本发明公开了一种电源开关系统。电源开关系统包括响应于施加到换能器上的机械动力将机械动力转化为提供给监视器的电力的换能器。由换能器提供的电力可使监视器在仪器处于断电状态时无需从仪器的电源消耗功率。

1.  一种用于仪器的电源开关系统，包括：
将机械动力转化为电力的换能器；以及
耦合在所述换能器和监视器之间的功率调节器，所述功率调节器响应于施加到换能器的机械动力来给所述监视器提供电力。

2.  根据权利要求1所述的电源开关系统，其中，所述换能器包括直线电动势发生器和旋转电动势发生器中的一种。

3.  根据权利要求1所述的电源开关系统，还包括选择性地将耦合到所述监视器的信号线接地的接触开关，所述接触开关指示所述仪器在通电状态和断电状态之间的转换。

4.  根据权利要求3所述的电源开关系统，其中，所述监视器驱动控制开关，该控制开关响应于所述信号线的选择性接地来选择性地将电源耦合到仪器电路。

5.  根据权利要求4所述的电源开关系统，还包括当所述控制开关将所述电源耦合到所述仪器电路时将来自所述电源的电力提供给所述监视器的方向开关。

6.  根据权利要求5所述的电源开关系统，其中，当所述仪器处于断电状态时，所述方向开关使所述监视器与所述电源解耦。

7.  根据权利要求4所述的电源开关系统，还包括处理器，该处理器在从所指示出的从所述仪器的断电状态到所述仪器的通电状态的转换开始施加的延迟之后，控制所述电源和所述仪器电路之间的耦合。

8.  根据权利要求7所述的电源开关系统，其中，所述处理器通过所述控制开关来控制所述电源和所述仪器电路之间的耦合。

9.  一种用于仪器的电源开关方法，包括：
响应于施加到换能器的机械动力来生成电动势；
指示出到仪器通电状态的转换；并且
响应于所指示出的到所述仪器的通电状态的转换来将电源耦合到仪器电路。

10.  根据权利要求9所述的电源开关方法，还包括从所指示出的到所述仪器的通电状态的转换开始施加的延迟之后用处理器控制所述电源和所述仪器电路之间的耦合。

11.  根据权利要求9所述的电源开关方法，其中，指示出到所述仪器的通电状态的转换包括将信号线接地。

12.  根据权利要求9所述的电源开关方法，其中，指示出到所述仪器的通电状态的转换包括检测响应于施加到所述换能器的机械动力而生成的电动势。

13.  根据权利要求9所述的电源开关方法，其中，将所述电源耦合到所述仪器电路包括闭合选择性地将所述电源耦合到所述仪器电路的控制开关。

14.  一种用于仪器的电源开关方法，包括：
从响应于施加到换能器的机械动力生成的电动势提供电力给监视器；
向所述监视器指示出到所述仪器的通电状态的转换；并且
响应于向所述监视器指示出的到所述仪器的通电状态的转换，将电源耦合到仪器电路。

15.  根据权利要求14所述的电源开关方法，还包括从向所述监视器指示出的到所述仪器的通电状态的转换开始施加的延迟之后用处理器控制所述电源和所述仪器电路之间的耦合。

16.  根据权利要求14所述的电源开关方法，其中，指示出到所述仪器的通电状态的转换包括将信号线接地。

17.  根据权利要求14所述的电源开关方法，其中，指示出到所述仪器的通电状态的转换包括检测响应于施加到所述换能器的机械动力而生成的电动势。

18.  根据权利要求15所述的电源开关方法，其中，控制所述电源和所述仪器电路之间的耦合包括控制选择性地将所述电源耦合到所述仪器电路的控制开关。

19.  根据权利要求15所述的电源开关方法，还包括当所述电源和所述仪器电路被耦合时从所述电源提供电力给所述监视器。

20.  根据权利要求18所述的电源开关方法，还包括当所述电源和所述仪器电路未被耦合时将所述监视器与所述电源解耦。

电源开关系统
技术领域
本发明涉及电源开关系统和方法。
背景技术
许多类型的电子仪器是通过手动激活的电源开关来通电和断电的。当被激活时，电源开关通常将由监视电路监视的信号线接地。当监视电路检测到被接地的信号线时，监视电路闭合控制开关，导致来自电源的电力被施加到电子仪器中的电路。
为了检测电子仪器中断电状态和通电状态的转换，使用典型现有技术的电源开关系统(图1所示)，监视电路被连接到电源。因此，监视电路连续地从电源获取电流i，即使当仪器处于断电状态时也是如此。这在由电池供电的仪器中造成问题，因为监视电路对电池的放电会减少仪器的可用操作时间，或造成仪器不能操作(如果放电的持续时间长到足以耗尽电池的话)。对低功率仪器来说，仪器处于断电状态时由电源提供给监视电路的电力可能是仪器工作功率预算的相当大的部分。
发明内容
根据本发明实施例的电源开关系统包括将机械动力转化为电力的换能器。在换能器机械激活的时候，电力被提供给包括在电源开关系统中的监视器。由换能器提供的电力可使监视器在电子仪器处于断电状态时无需从电子仪器的电源获取电力。
图1示出了现有技术的电源开关系统。
图2示出了根据本发明实施例的电源开关系统的示例。
图3示出了适合包含在根据本发明实施例的电源开关系统中的换能器的一个示例。
图4A-4B示出了包含在图2所示电源开关系统中的功率调节器的可替换示例的详细视图。
图5示出了根据本发明的可替换实施例的电源开关系统的一个示例的流程图。
图6示出了适合包含在根据本发明实施例的电源开关系统中的监视器的一个示例。
图2示出了根据本发明的实施例的电源开关系统10的一个示例。电源开关系统10包括换能器12、功率调节器14和监视器16。在本示例中，电子仪器或其他类型的仪器20中的电路(下文中称为“仪器电路18”)经控制开关S1被选择性地耦合到电源22。仪器20可以是通过电池、燃料电池、设备电源(power supply)或任何其他类型的电源22来工作的任何器件、元件或系统。
换能器12是适合将机械动力转换为电力的任何器件、元件或系统。当换能器12机械激活的时候，换能器12提供电力给监视器16，这样监视器16在仪器20处于断电状态时无需从电源22获取电力。
通常，仪器20的用户通过压下、拉、移位或以其他方式移动换能器12的可活动部分来施加机械动力给换能器12。在图2中，换能器12包括线性emf(electro-motive force，电动势)发生器。线性emf发生器具有耦合到移位活塞13的按钮9，所述移位活塞被可滑动地安装在套管15中。套管15具有线圈17，或系列的绕组(windings)。移位活塞13包括磁体。通常，移位活塞13被磁化或包括磁性材料以形成磁体。随着移位活塞13移动穿过套管15，在耦合到线圈17的一对端子19a、19b之间产生电压v₁。移位活塞13的移动可经按钮9由仪器20的用户直接地提供，或由到移位活塞13的多种机械连接中的任何一种间接地提供。在本发明的可替换的实施例中，线圈17可被包括在移位活塞13上，而套管15可包括磁体。图2示出了在仪器20上固定位置的套管15，同时移位活塞13可滑动地安装在套管15中。换能器12可替换地包括任何合适的电—机械的结构或布置，所述结构或布置提供移位活塞13和套管15之间的相对运动来生成提供电压v₁的电动势。由磁体提供的磁场、线圈17中包括的绕组的数目，以及线圈17中的绕组到磁体的接近度这样选择，使得对于用户施加在按钮9上的以提供移位活塞13和套管15之间相对运动的相对位移、速度，以及力量，为监视器16生成足够的电力。
在可替换的实施例中，如图3中换能器12地可替换示例中所示，换能器12包括旋转emf发生器30。旋转emf发生器30通过齿轮传动装置32被耦合到活塞33和导向装置35，所述齿轮传动装置将活塞33和导向装置35之间的相对直线位移转换为旋转emf发生器30中转子38的转动。随着活塞33移动穿过导向装置35，在耦合到旋转emf发生器30中的定子31中的线圈37的一对端子39a、39b之间产生电压v₁。活塞33的运动可经按钮9由仪器20的用户直接地提供，或由到活塞33的多种机械连接中的任何一种间接地提供。在本发明的可替换实施例中，线圈37可被包括在转子38上，而定子31可被磁化以包括磁体。当在典型情况下导向装置35位于仪20上固定位置，同时活塞33被可滑动地安装在导向装置35中的时候，换能器12可替换地包括任何合适的电—机械结构或布置，所述结构或布置提供转子38和定子31之间的相对旋转来生成提供电压v₁的电动势。由磁体提供的磁场、线圈37中包括的绕组的数目、旋转emf发生器30中的绕组到磁体的接近度，以及齿轮传动装置32之中的齿轮这样选择，使得对于用户施加在按钮9上的以提供转子38和定子31之间相对运动的相对位移、速度，以及力量，为监视器16生成足够的电力。
功率调节器14(图2所示)被耦合到换能器12的一对端子19a、19b。功率调节器14从换能器12接收电力，然后经一对端子29a、29b将调节后的电力提供给监视器16。图4A-4B示出了适合包含在功率调节器14中的可替换类型的电压调节电路的示例。图4A的功率调节器14包括两端分别耦合到端子19a、19b的输入电容器C₁、两端分别耦合到端子29a、29b的输出电容器C₂，以及耦合在端子19a、端子29a，和端子19b、19b之间的调节器42(例如线性电压调节器或开关电压调节器)。图4B的功率调节器14包括两端分别耦合到端子19a、19b的输入电容器C₃、耦合在端子19a和端子29a之间的串联电阻器R，以及耦合在端子29a和端子29b之间的并联稳压器44(例如稳压二极管)。虽然图4A-4B提供了功率调节器14的示例，但是可替换地使用适合将换能器12所提供的电力调节为适合监视器16使用的形式的任何合适器件、元件或系统。当由换能器12提供的电力适合监视器16直接使用时，功率调节器14可包括换能器12和监视器16之间的直接连接。
为了说明的目的，图2当作单独元件示出了监视器16、仪器电路18、功率调节器14，以及换能器12。然而，监视器16、仪器电路18、功率调节器14，以及换能器12是可替换地实现的，使得这些元件中的一个或多个是集成的。可替换的，图2所示的元件以分布式的方式被实现，其中元件之间所示物理界限与图2所示的那些物理界限不同。
当仪器20处于断电状态时，监视器16不依赖于来自仪器20的电源22的电力。断电状态中，控制开关S1断开，使仪器电路18与电源22解耦。当仪器20处于断电状态时，可被任选包括的方向开关S2(例如二极管)处于不导通状态。当机械动力例如由仪器20的用户施加到换能器12的按钮9时，监视器16经功率调节器14接收足够操作监视器16的电力。由换能器提供的电力足够操作监视器16，直到通过闭合控制开关S1而将电源22耦合到仪器电路18。闭合控制开关S1还将方向开关S2转换为导通状态，因此监视器16的电力随后由电源22提供。
图5是根据本发明的可替换实施例的电源开关系统50的一个示例的流程图。流程图的步骤52包括施加机械动力到换能器12来生成提供换能器12的端子19a、19b处电压v₁的电动势。流程图50的步骤54包括指示出仪器20转换到通电状态。一旦步骤52中生成电动势，就通常通过闭合接触开关S3来提供这个指示。闭合接触开关S3使信号线11接地，这由监视器16检测到。步骤54中的到通电状态的转换也可通过由检测到换能器12所提供的电力的监视器16来指示出。
在流程图的步骤56中，一旦步骤54中显示转换到通电状态，电源22就被耦合到仪器电路18。通常，监视器16驱动控制开关S1，后者在闭合时将电源22耦合到仪器电路18。在可选的步骤58中，提供电源22和仪器电路18之间耦合的开关S1被置于仪器20中的处理器21的控制下。这通常在由监视器16引起的延迟之后提供。
图6示出了监视器16的一个示例，该监视器适合包含在电源开关系统10之中，且适合实现电源开关系统50的步骤54-58。监视器16接收功率调节器14的端子29a、29b。端子29a接收连到方向开关S2的连接7。单次计时器62被信号线11的接地触发，指示出仪器20转换到通电状态。单次计时器62将脉冲P提供给闭合控制开关S1的门64的第一输入。脉冲P具有的脉冲宽度或持续时间对于处理器21通过门64的第二输入来进行开关S1的控制而言足够长。在一个示例中，脉冲P具有200毫秒的持续时间，该持续时间足够长，使处理器21能够建立和维持到门64的第二输入的信号。监视器16还可包括另外的电路(未示出)，以减轻接触开关S3的开关跳回(switch bounce)的影响，或在仪器20转换到通电状态期间提供各种其他功能。
当仪器20处于通电状态时，处理器21监视单次计时器62的输出。由信号线11的接地触发的另一个脉冲P被处理器21从单次计时器62检测到，这指示出仪器20从通电状态转换到断电状态。响应于这个检测到的脉冲P，处理器21开始仪器20的断电。处理器21将脉冲提供给门64的第二输入，该脉冲长于由单次计时器62提供的脉冲P。为完成仪器20的断电，处理器21撤销其先前施加到门64的第二输入的信号。这断开了控制开关S1，从而将电源22与仪器电路18断开并将监视器16和电源22之间的方向开关S2设为非导通状态。
虽然已经详细说明了本发明的实施例，但是应当明白，本领域的技术人员可以想到对这些实施例的修改和调整，而不脱离如所附权利要求所提出的本发明的范围。