電子設備附接系統、可攜式電子設備和可攜式計算設備的製造方法

2023-11-11 07:13:47 1

電子設備附接系統、可攜式電子設備和可攜式計算設備的製造方法
【專利摘要】本公開一個方面涉及電子設備附接系統、可攜式電子設備和可攜式計算設備。具體公開了一種電子設備附接系統，其特徵在於包括：電源；電磁體；和磁場傳感器，包括開關，當磁場傳感器檢測的磁場的變化落入磁場特性的預定範圍內時，所述開關將電磁體與電源電耦合以激勵電磁體。
【專利說明】
電子設備附接系統、可攜式電子設備和可攜式計算設備
技術領域
[0001]所描述的實施例一般涉及磁性附接特徵。更具體地，本實施例涉及其中磁性附接特徵用電磁體增強的配置。
【背景技術】
[0002]用永久磁體形成的附接特徵提供用於暫時將組件連接在一起的魯棒且一致的附接機構。使用永久磁體通常比使用電磁體優選，因為永久磁體不需要電源。不幸的是，因為由永久磁體發射的磁場的大小在強度和形狀上是固定的，由永久磁體發射的磁場的強度和/或大小常常必須最小化，以避免磁場與附近類似信用卡磁條的磁敏感對象之間不利的相互作用。由於這個原因，所得到的附著力可足以在正常條件下保持組件連接，但是不足以在峰值或異常的操作條件下保持組件連接。例如，耦合組件的無意磕碰或推撞可施加通過克服附接力來解耦連接的組件的力。此外，即使當磁場的大小或強度不受約束時，磁耦合的強度可能不足以承受某些操作條件，因為即使稀土元素永久磁體也具有磁場不能被進一步增大的飽和點。
【實用新型內容】
[0003]本文描述了涉及磁性附接特徵的各種實施例。
[0004]公開了一種電子設備附接系統，包括至少以下元件:電源；電磁體;包括開關的磁場傳感器，當由磁場傳感器檢測的磁場的變化落入磁場特性的預定範圍內時，所述開關將電磁體與電源電耦合來激勵電磁體。
[0005]優選地，所述電子設備附接系統還包括包圍電源、電磁體和磁場傳感器的設備殼體。
[0006]優選地，所述磁場傳感器為第一磁場傳感器，電磁體為第一電磁體，並且其中所述電子設備還包括:第二電磁體;第二磁場傳感器，將第二電磁體與電源電耦合；以及比較器，確定由第一磁場傳感器和第二磁場傳感器檢測的磁場變化之間的差，其中所述比較器引導第一磁場傳感器和第二磁場傳感器獨立地修改對應於被激勵的第一電磁體和第二電磁體的磁場特性的預定範圍。
[0007]優選地，所述電磁體包括開關電路，所述開關電路被配置為反轉流經電磁體的線圈的電流方向。
[0008]優選地，當磁場傳感器檢測到與通過磁場耦合到電子設備的附件設備從電子設備解耦相符合的磁場變化時，磁場傳感器將電源電耦合至電磁體。
[0009]優選地，所述電子設備附接系統還包括與磁場相互作用以將附件設備耦合到電子設備的永久磁體。
[0010]優選地，所述電子設備附接系統還包括用戶接口，其中，當用戶接口接收到請求所述附件設備從所述電子設備斷開的用戶輸入時，與所述用戶接口通信的處理器將信號發送到開關，以引導釋放附件設備。
[0011]優選地，所述用戶接口包括觸摸敏感顯示器組件，並且所述電源包括電池。
[0012]優選地，所述電子設備附接系統還包括設置在設備殼體內的永久磁體，其中所述磁場由通過永久磁體與電子設備磁耦合的設備發射。
[0013]公開一種可攜式電子設備，包括下列元件:電源；多個電磁體組件，每個電磁體組件包括電磁體、磁場傳感器和開關，當磁場傳感器檢測到磁場落入磁場特性的預定範圍內時，該開關允許來自電源的電能激勵電磁體；以及永久磁體，其被配置成固定磁性吸引設備到可攜式電子設備的外表面。
[0014]優選地，所述可攜式電子設備還包括:比較器，比較由每個磁場傳感器檢測的磁場讀數，並根據磁場讀數調整磁場特性的預定範圍。
[0015]優選地，所述可攜式電子設備還包括多個永久磁體，所述多個永久磁體被布置成與由磁性吸引設備的永久磁體形成的極性圖案互補的交替極性圖案。
[0016]優選地，所述比較器調整磁場特性的預定範圍，以使第一電磁體在第二電磁體之前被激勵。
[0017]優選地，電磁體的順序激勵按間隔來執行，所述間隔使得當可攜式電子設備和磁性吸引設備的配合表面第一次相接觸時，所述可攜式電子設備和磁性吸引設備的配合表面對準。
[0018]優選地，所述磁性吸引設備與可攜式電子設備相同。
[0019 ]優選地，所述電磁體包括圍繞大致為U形的磁性吸弓I材料的相對端部布置的兩組線圈，所述電磁體發射相鄰的極性相反的磁場。
[0020]優選地，所述可攜式電子設備還包括處理器，所述處理器被配置為引導經過至少一個電磁體的能量流動反轉。
[0021]公開一種可攜式計算設備，包括以下:磁中性材料製成的殼體;在殼體內設置的顯示器組件；電池；以及設置在殼體內的多個電磁體組件，每個電磁體組件包括模擬開關機構，其當感應線圈檢測到變化的磁場滿足預定的磁場特性時，向電磁體提供來自電池的電力。
[0022]優選地，所述模擬開關機構包括場效應電晶體開關。
[0023]優選地，所述場效應電晶體開關包括帶通濾波器，所述帶通濾波器確定預定磁場特性是否滿足並限制電磁體的佔空比。
[0024]本實用新型的其他方面和優點將結合附圖通過以下詳細描述呈現，附圖通過舉例的方式示例所描述的實施例的原理。
【附圖說明】

[0025]本公開將通過與附圖結合的以下詳細描述而容易理解，其中類似的附圖標記表示類似的結構元件，並且其中:
[0026]圖1A-1E示出了其中兩個組件使用磁性耦合特徵連接的各種配置；
[0027]圖2A-2B示出電磁體的透視和剖面圖；
[0028]圖2C-2D示出電路圖，描繪了磁場傳感器可以如何配置；
[0029]圖3A-3B示出了包括傳感器致動電磁體的平板設備的各種實現方式，其可被配置為在檢測到與觸筆或跨度設備一致的磁場時致動。
[0030]圖4A示出了其中設備的電磁體可以被配置為與嵌入在保護殼內的永久磁體和/或磁性吸引材料相互作用，以減少在墜落的情況下對設備的損壞；
[0031]圖4B示出了在墜落期間電磁體可如何將設備移向保護殼內的磁性吸引元件；
[0032]圖5A-5E描述了以各種輸入設備形式的實施例；
[0033]圖6示出了流程圖，闡述了用於檢測磁場的變化的方法；以及
[0034]圖7示出了適合與所描述的實施例一起使用的電子設備的框圖。
【具體實施方式】
[0035]根據本申請的方法和裝置的代表性應用在本節中描述。提供這些實例只是為了增加情景和輔助對所描述的實施例的理解。因此，對本領域技術人員而言，所描述的實施例可以在沒有一些或全部這些具體細節的情況下實施將是顯而易見的。在其他情況下，公知的工藝步驟沒有詳細描述，以避免不必要地模糊所描述的實施例。其它應用也是可能的，使得以下實例不應被視為限制。
[0036]在下面的詳細描述中，將參考附圖，其形成說明書的一部分，在其中通過舉例說明的方式示出，按照所述實施例的具體實施例。雖然這些實施例被充分詳細描述以使本領域技術人員能夠實現所描述的實施例，但是應該理解，這些實例不是限制性的；以使其它實施例可以被使用，並且在不脫離所描述實施例的精神和範圍的情況下可以進行更改。
[0037 ]類似稀土元素磁體的高強度的永久磁體提供大的持續的磁場而沒有電力成本。不幸的是，由永久磁體產生的場並不總是理想的，並且不能被調整以適應每個特定的情況。不幸的是，在某些情況下，由永久磁體產生的場可以與相鄰部件或設備相干擾。此外，通過永久磁體產生的磁耦合可能並不能強到足以承受其中施加到磁耦合的峰值力超過磁吸引提供的力的具有挑戰性的工作環境。而電磁體能產生甚至比最高強度的永久磁體強得多的磁場，並且該強度可被調製以適應不同的操作環境，電磁體必須附接到電源，並且在電磁體的操作過程中穩定地汲取來自電源的電力。
[0038]克服上述問題的一種方法是利用既有永久磁體又有電磁體的磁性附接特徵，其主要依靠永久磁體保持兩個或多個部件之間的持久連接，而周期性地利用電磁體在某些情況下增強永久磁體。以這種方式，電磁體所需的功率消耗被最小化，而在永久磁體否則將不足的情況下永久磁體被增強。這樣的配置有利地使設計人員能夠減少由永久磁體發出的永久磁場的規模和強度，而不必擔心組件分離。在一些實施例中，電磁體的致動可根據傳感器，其測量由永久磁體發出的磁場的變化。這樣的傳感器可以被配置為檢測由磁體相對彼此的初始運動產生的磁場變化。
[0039]在一個實施例中，用於檢測磁體之間的相對運動的傳感器可以由感應線圈實現，感應線圈與場效應電晶體(FET)開關電連通。因為FET開關對於由附近磁場的位置變化導致的在感應線圈中感應的電壓變化敏感，因此FET開關可以被配置為響應於對應於兩個或更多個磁耦合部件的分離的電壓變化而激活或者去激活。在一些實施例中，FET開關的內部電路可以被設計成僅在對應於無意的分離事件的情況下致動。例如，FET開關可以設計為當檢測到與故意分離相關的電壓的更漸進的和更小的變化時保持閉合。以這種方式，電磁體僅當檢測到意外分離時才致動。當FET為完全模擬時，內部電路的響應時間可以是特別及時的，因為邏輯都可以內置於開關的電路，而不會被通常與數字電路相關聯的通信延遲減緩。應當注意的是，在下文中感應線圈和FET開關的實施例僅用於示例性目的，而不應當被解釋為限制性的，因為任何能夠檢測磁場的變化和/或偏移的開關可以用來代替所描述的FET開關。例如，在一些實施例中，傳感器可以被實施為霍爾效應傳感器。其它機械感應機構也是可能的。例如，設置在板簧開關的端部的磁體也可以採用。
[0040]在一些實施例中，FET開關還可以被配置為改善磁性吸引部件連接的方式。例如，當與一個部件相關聯的磁場首先被FET開關檢測到時，電磁體可被配置成致動，以使得磁力開始作用並與部件連接的距離增加。在其他實施例中，電磁體可以被配置為當需要部件斷開時，接收相反方向的電力。這樣的結果可以是可取的，例如當電磁體被配置為除了通過用戶接口具體要求斷開的所有情況下保持部件。
[0041]在一些實施例中，FET開關可以被配置為在掉落事件期間抵銷保護殼的響應，當磁力在感應線圈中產生指示掉落事件的電壓變化時。在其它實施例中，其它傳感器(諸如加速度計)可與FET開關協同使用，以確定何時發生掉落事件。響應於這樣的檢測，電磁體可以被配置以發射磁場，其使殼體的各部分延伸遠離電子設備，使得在接觸硬表面時電磁體可通過在電子設備和殼體之間產生間隙(其有效地在衝擊期間用作加厚的殼體)來至少部分地控制電子設備減速的速率。此外，一旦電子設備和殼體之間的間隙閉合，電磁體可以在初始衝擊回彈期間反轉並幫助設備保持。以這種方式，掉落事件過程中的損壞可以被防止或被至少減少。
[0042]這些和其它實施例參照圖1A-7討論如下;然而，本領域技術人員將容易理解，關於這些附圖，此處給出的詳細描述僅用於解釋的目的，而不應被解釋為限制。
[0043]圖1A-1E示出了其中兩個組件可使用磁性耦合特徵被暫時連接的各種配置。在一些實施例中，組件中的一個或兩個可以是電子設備。在一些實施例中，電子設備可以是智慧型手機或平板設備的形式，所述智慧型手機或平板設備具有類似鋁合金的材料形成的非鐵或基本上磁中性的外殼，其圍繞並保護所描述的組件。所示的不同的配置包括永久磁體與電磁體穿插的配置。圖1A示出了其中設備100和150的電磁體102被定位在每個設備的一側的兩端的配置。在一些實施例中，電磁體102可以通過僅當磁場傳感器106檢測到預定磁標誌時從電源104接收能量而被激活。在一些實施例中，磁場傳感器106可被配置為識別多個磁性標誌中的任何一個。在此特定實施例中，布置在設備100內的磁場傳感器106可被配置成識別與永久磁體相一致的變化的磁場，其類似於接近設備100的設備150的永久磁體108的配置。一旦磁性標誌達到預定強度，磁場傳感器106可被構造成嚙合開關，其允許存儲在電源104內的能量激勵電磁體1 2。如所描繪的，虛線顯示了電磁體1 2如何與電源104通過磁場傳感器106耦合。通過在磁場傳感器106中包括開關設備，磁場傳感器106可通過只要磁場傳感器106檢測到預定的刺激就致動開關設備，而電耦合電磁體102與電源104。值得注意的是，該配置允許具有相同或者基本類似的磁性配置的兩個設備(例如設備100和150)連接在一起。例如，圖1A示出了設備100和150具有基本相同的磁體配置，意思是通過180度旋轉其中的一個可以將設備耦合在一起。圖1A還示出了電磁體102之間的磁吸力110可以比永久磁體108之間的磁吸力112明顯大。取決於電源104提供的能量的量，由電磁體102提供的力可以變化很大。在某些情況下，所提供的力可以少於永久磁體所提供的力，而在其他情況下，由電磁體所提供的力可以大於永久磁體所提供的力一個數量級。
[0044]圖1B示出了當向電磁體102提供電能時考慮差分場強的情況。例如，在所描述的實施例中，來自磁場傳感器106-1的讀數將趨向於比來自磁場傳感器106-2的讀數明顯更大。在沒有比較器電路114的情況下，磁場傳感器106-2將趨向於在磁場傳感器106-1之前致動其相應的電磁體102。通過添加比較器電路114來比較從每個磁場傳感器106-1和106-2所接收的輸入，比較器114可使得通過磁場傳感器106-2的電磁體102的致動被延遲，同時通過磁場傳感器106-1電磁體102的致動可以毫不延遲地執行。以這種方式，設備100和120的側面可以在大大平坦的取向上合在一起。當例如該設備被配置為具有需要特定取向以耦合在一起的連接器時，這種類型的取向規範化I可以是有益的。在一些實施例中，當磁場傳感器106-1和106-2之間的差特別大時，較近的磁場傳感器106-2可以被配置為命令其關聯的電磁體102施加排斥力。應當指出基於差分磁場傳感器數據的電磁體輸出的差異可應用於包括多個磁場傳感器的所述實施例中的任何一個。
[0045]圖1C示出了其中電磁體102僅包括在電子設備130中，並且附件設備150僅包括永久磁體和磁性吸引材料的配置。以這種方式，不具有電磁體的附件設備150不需要包括致動電磁體的電源。圖1C還示出了傳感器106可以如何被布置在設備170的任一端，以允許它們分離一相當大的距離。以這種方式，由比較器114接收的來自傳感器106的差分數據可被突出。還應當指出的是，電子設備130可具有對稱的磁配置，從而允許附件設備150以至少兩個不同的取向被附接到電子設備130。圖1C還示出了其中附件設備150與電子設備130磁耦合的配置。當分離力152被不對稱地施加到附件設備150的一端時，電磁體102可以通過與磁場傳感器106相關聯的FET電路的致動而被激勵，從而導致力132在電磁體102中產生。當力152是突然施加的力時，通過電磁體102產生的力132可以為短的持續時間以抵抗力152。在一些實施例中，當力152是長的穩定的拉力而不是一個脈衝時，則FET電路可被配置為忽略與穩定的拉力相關聯的相對較慢的變化的磁場。
[0046]圖1D示出了另外的替代配置，其中磁場傳感器106為單個FET開關和傳感器線圈相結合的形式，其被定位在電子設備160的一側的中部，用於通過兩個電磁體102執行的脫離、檢測和致動操作。通過這種方式，較少的傳感器需要被包括在設計中。此外，單個FET開關配置可以根據由單個傳感器接收的磁場讀數來致動，所以數據不必進行交叉檢查。在一些實施例中，可以使用更複雜的FET開關，其可以表徵由電子設備170所發出的磁場的取向。以這種方式，電磁體102的多樣致動仍然可以基於由電子設備180所發射的磁場的確定的取向來命令。在一些實施例中，與電子設備170相關聯的磁傳感器172可以配置不同於電子設備170的磁場傳感器。例如，電子設備170的電磁體102的致動可以被延遲，直到電子設備160的電磁體102的致動通過磁場傳感器172被檢測到。以這種方式，更複雜、成本更高的磁場傳感器106可以包括在主設備中，而較低成本的磁場傳感器172可以被包括在電子設備170中。
[0047]圖1E示出了一個附加的實施例，其中電子設備180包括電源104，而電子設備190沒有。在本實施例，電源104被配置為將電力供應到兩個電子設備180和190的電磁體。從磁場傳感器106運行的虛線顯示了來自電源104的能量可以如何在設備之間進行路由。設備間能量傳輸可以以任何多種方式實現，包括例如通過分立的電連接器，或在某些情況下，通過感應能量傳輸。儘管依賴於電子設備180的電源104對電子設備190的電磁體102激勵，可以限制電子設備190的電磁體102可以被採用的情況的次數，這些電磁體仍然由可與電子設備180內的磁體發射的吸引場交互的磁性吸引材料形成。儘管在這兩個設備中示出電磁體，但是應當理解，在一些實施例中，電子設備180可以根本不包括電磁體，並且可以完全依賴電子設備190的電磁體102的激勵。
[0048]圖2A-2D示出電磁體12的透視和剖視圖。特別是，圖2A示出電磁體1 2的透視圖。如所描繪的，電磁體102是由基本上包裹在線圈204內的磁性吸引基板202而形成。線圈204可以由具有0.06毫米和0.25毫米之間的線直徑的線形成，且在一些實施例中具有大約5mm的平均繞組直徑。通過電源的線圈204的致動可以產生磁場，其產生穿過磁性吸引基板202延伸的場線。在一些實施例中，磁性吸引基板202可包括布置成任何數量的形狀的多個金屬中的任何一個，所述金屬包括不鏽鋼和mu金屬。附圖描繪磁性吸引基板202為具有U形幾何形狀。在一些實施例中，磁性吸引基板202可以是類似稀土金屬磁體或鐵磁化合物的磁化磁性基板。磁性基板具有即使沒有接收電流也提供持久的磁場的優點；然而，在某些情況下，不鏽鋼或mu金屬基板可以產生比磁性基板大得多的磁場，因為用於mu金屬和不鏽鋼的磁場飽和度水平比用於磁性基板的飽和度水平高得多。當線圈204以電流的形式接收電能時，可發射磁場。磁性吸引基板202由線圈204所包圍，使得當電流通過線圈204被路由時，磁性吸引基板202作用是幫助放大由線圈204產生的磁場。在一些實施例中，線圈可以被配置為描述的保持大約電線的相同厚度並隨著磁性吸引基板202在靠近電磁體102基部處變寬而變寬。電磁體102還包括元件206，其可配置以幫助使磁性吸引基板202與它從其他附近的磁性敏感元件傳導的磁場絕緣。
[0049]圖2B示出了電磁體102的剖視圖，以及磁性吸引基板202如何引導通過場線208表示的磁場穿過電磁體102。以這種方式，在區域210的磁場可以按與區域212相對的方向定向。圖2B還示出了電磁體102如何與磁場傳感器106電連通。在一些實施例中，磁場傳感器106的FET電路可以被布置成使得FET電路內的磁場感應的電壓變化的速率對應於FET電路的開關機構是否被致動。例如，在一些實施例中，磁場傳感器106的FET電路被配置為以各種方式對由磁場的偏移所感應的電壓變化作出響應。在一個配置中，磁場傳感器106的FET電路可被配置為過濾掉與施加到附件設備的緩慢連續力一致的磁場的變化。在這樣的配置中，FET電路可以被布置為當檢測到變化的磁場時致動電磁體102，所述變化的磁場與施加到附件設備快速拉力或推擠一致。以這種方式，可命令電磁體102的足以防止附件設備的分離的快速激勵，而與附件設備上的持續拉力一致的有意去除可以實現而不激勵電磁體102。例如，當在移動平臺(諸如通勤公共汽車或火車)上操作電子設備時，這樣的配置可能是有用的。當移動平臺行進壓過隆起或切換軌道時，施加到該設備和附件的所得短暫的力可以通過電磁體102的快速啟動而抵消。不幸的是，在某些情況下，這種類型的配置當施加意外持久力時，可能允許附件設備的斷開。這樣的斷開對於將在很長時間段致動電磁體102以抵消意外持久力的系統可能是優選的，因為電磁體102的持久性致動可能不適當地汲取附件設備所磁耦合的設備的電池。
[0050]圖2C示出了適合用於所述實施例的模擬FET電路開關的示範性布局。所描述的元件的電阻和電容的變化可有助於調整控制FET的FET電路的響應，以改變由磁場移位導致的跨感應線圈經歷的電壓變化，感應線圈為磁場傳感器106的形式。在一些實施例中，所描述的FET電路可當作帶通濾波器，這有助於FET電路避免誤觸發並限制佔空比，所以電能至磁體的支出可以被限制以便不會不適當地降低與該電磁體相關聯的設備的電池壽命。應當指出的是，帶通濾波器並不是驅動帶有感應線圈的FET電路的要求，並且在某些應用中磁場傳感器之間直接連接。應當指出，雖然圖2C示出了一個完全模擬的電路，但其它數字電路可以包括在內。例如，在一些實施例中，可以併入附加開關，其基於數字通過的信號將電力路由到電磁體102。當電磁體102致動是基於由數字電路提供的附加傳感器時，這樣的配置可以是有益的，其輸出可以被組合併通過處理器來分析，以確定是否激勵電磁體102的任一個或激勵多少。在一些實施例中，其他的開關配置可以包括來自相關聯的設備的磁力計或加速計的輸入。
[0051]圖2D示出了用於開關電路的替代布局。特別是圖2D示出了一個簡化的布局，其中磁場傳感器106和電磁體102相結合，並省略了帶通濾波器。磁場傳感器106可以通過將激勵電磁體102的線圈配置為感應線圈而與電磁體102包含在一起。以這種方式，由改變或移位磁場引起的電磁線圈中的電壓變化可以用來致動和去激活FET開關。替代地，電磁體102可包括在其周圍纏繞的第二組線圈，其被配置為測量由磁場變化產生的電壓變化。這種配置有效地使電磁體102感應並產生磁場。
[0052]圖3A-3B示出了包括傳感器致動的電磁體的平板設備的各種實現，傳感器致動的電磁體可配置為在檢測到與觸筆或跨度設備一致的磁場時致動。圖3A示出了固定到平板300—側的具有永久磁體陣列304和306的觸筆302。在一些實施例中，觸筆302中的一個取向傳感器可被用於通過改變觸筆302內電磁體發出的磁場或者通過調製放置在平板300內的電磁體102發射的磁場保持觸筆302的取向與平板300的取向一致。這種類型的系統可以以任何數量的方式來實現。例如，在一些實施例中，當觸筆302和平板300是以有線或無線連接(例如藍牙連接)的方式通信時，在平板和觸筆二者中的取向傳感器可以進行比較，以確定是否需要對觸筆302進行對準。當檢測到不對準時，電磁體102可以發射一個快速脈衝，其引導觸筆302內的磁體到預定位置。或者無論何時觸筆與平板300無線通信，快速脈衝可定期發出。在一些實施例中，這可以在相對於平板300的表面的基本平行的取向上保持觸筆302。在一些實施例中，平板300可以被配置為激活電磁體102以發起觸筆302的初始連接或斷開。儘管沒有特別示出，但平板300可以包括永久磁體用於保持觸筆302抵靠平板300的外表面。這樣，電磁體不必保持激勵以維持觸筆302與平板300接觸。
[0053]圖3B示出了用於觸筆或跨度連接器的磁性連接的另一個優化，其中觸筆或跨度設備的取向可以被校正以與相關聯的電子設備對準。在一些實施例中，平板310可以包括磁通檢測傳感器，其配置為在與跨度312相關聯的磁場發射具有最小預定磁通量的磁通時激活電磁體102。最小磁通量水平可以與電磁體102可以快速朝著平板310拉曳跨度312的距離一致。
[0054]圖4A示出了一種實現方式，其中設備400的電磁體102可被配置成與嵌入保護殼體410內的永久磁體和/或磁性吸引材料相互作用，以降低在墜落的情況下設備的損壞。類似加速度計和/或陀螺儀的設備400的傳感器可以被配置為確定任何時間設備400處於自由落體中。當設備400能夠確定最有可能的衝擊點時，保護殼體410內的設備400的位置可以通過激活電磁體102中的選定電磁體而進行調整。保護殼體410的磁性吸弓I材料可以包括磁性吸引或磁化材料。在一些實施例中，磁性吸引材料可以包括柔性鋼殼，其可以由設備400的電磁體102操縱，從而使保護殼體410的角部412和設備400之間的距離能夠通過嚙合設備400的電磁體102-1和102-2被最大化，以朝如圖4B中所示的保護殼體410的最上面的角部操縱設備400。在一些實施例中，代替由磁性吸引材料形成保護殼體410的全部，只有離散元件414可以是磁性吸弓I或磁性的。
[0055]圖4B示出了電磁體102-1和102-2如何朝向保護殼體410的磁性吸引元件414偏置設備400。一旦保護殼體410的角部412撞擊硬表面，保護殼體410和設備400之間的空間形成擠壓區域，其降低撞擊的力施加到設備400的速率，從而減少損傷的可能性。在一些實施例中，提供給電磁體102-1和102-2的電力可以慢慢減少以進一步進行控制。一旦建立的擠壓區域已經變平並且不再有任何剩餘，這可以是特別有效的因為它可以允許在減速的速率上甚至更大的控制。設備400內的FET開關可被用於確定何時設備400相對於保護殼體410的移動超過預定閾值時。即使通過FET開關的這樣的檢測可以用於通過激活選定電磁體102來調整設備400相對於保護殼體410的移動。應當指出，雖然描繪的實施例中角部衝擊固體表面，但所描述的實施例也可以在其中保護殼體410的一側基本上全部撞擊硬表面的掉落事件中採用。此外，在某些實施例中，類似前面所述那些的FET開關可用於通過監視FET開關與其電接觸的感應線圈內的電壓變化來確定設備400是否處於正在從保護殼體410脫離的過程中。在這種情況下，全部或適當數量的電磁體102可以被施以脈衝以在保護殼體410內保持設備400。
[0056]圖5A-5E根據所述實施例描述了以各種輸入設備形式的多個實施例。特別是，描述了配置為向用戶提供視覺和觸覺反饋的輸入設備500。輸入設備500可以通過固定到輸入設備500的頂層504的頂表面的柔性顯示器502提供視覺反饋。通過除去否則將掩蓋輸入設備500的邊緣的柔性覆蓋物，圖5A還示出了輸入設備500內的內部元件。如所描繪的，示出磁性元件506的陣列，其沿輸入設備500的底層508的向內表面分散，而磁性元件510的另一陣列分散在頂層504的向內表面。圖5A示出其中磁性元件506和510的陣列是具有交替極性的永久磁體的陣列的配置，其被配置為施加相斥磁場以強制輸入設備500的頂層504的基本上全部成大致平面的配置。圖5A還示出了嵌入底層508內的電磁體512的陣列。電磁體512可以被配置為產生明顯大於斥力場的有吸引力的場，使得頂層504的一部分被壓下預定量之後，電磁體隨後通電並拉動相關聯的磁性元件510接觸或緊密接近相關聯的磁性元件506。電磁體512可以配備有類似如上所述的FET開關的離散磁場傳感器，以確定何時已達到特定距離。在一些實施例中，尺寸的減小可以通過將與FET開關相關聯的感應線圈集成到相關電磁體512來實現。以這種方式，可以提供正反饋，以向用戶確保輸入已檢測到。應當指出，在一些實施例中，磁性元件506和510的陣列可被布置成一配置，其允許通過橫向移動頂層504或底層508以對齊各磁性元件而使頂層504被壓向底層508。以這種方式，產生吸引力將兩個層拉在一起，以形成在不使用時可以很容易地存儲或以其他方式定位的低Z型因子輸入設備500。
[0057]圖5B示出了柔性顯示器502可如何配置以指示頂層504的各個區域，其定義用戶輸入。當在指示區域之一內，諸如區域514，516或518中的一個內，觸摸被顯示器502的觸摸傳感器檢測到時，位於檢測到觸摸的指示區域下方的磁性元件506和510可連接在一起，這樣當磁性元件510之一被按壓時，電磁體512驅動其它磁性元件510跟隨接收力的磁性元件。區域518被描繪為在致動的狀態，其中多個磁性元件510—起移動，以提供響應於用戶輸入的暫時凹下的大的鍵的外觀。雖然描繪按鈕的通用圖案，但是應當理解的是，鍵的任何期望的圖案可以通過柔性顯示器502和磁性元件陣列來限定。
[0058]圖5C和5D示出了可選的輸入設備550，其包括至少在輸入設備550的底層的向內表面上的電磁體，其與附連到輸入設備550的頂層的永久磁體合作以控制輸入設備550的外形。輸入設備550中的電磁體可以有選擇地致動以限定各種控制方案。圖5C示出了示例性控制方案，其中通過命令要被通電的電磁體的某些組合而形成突起。在一些實施例中，每個鍵可以對應於對彼此施加相對的磁場的離散電磁體和永久磁體。輸入設備550可以被包裹在許多不同的材料中，如塑料、織物或者甚至微纖維。在一些實施例中，單個鍵可以由多對磁性元件506和510形成。以這種方式，可以創建具有定製的形狀的較大的鍵。在一些實施例中，每個鍵的觸覺響應可以完全由供給各電磁體的電流量驅動。圖5C還示出了顯示器502如何配置以提供關於各鍵的信息，如可看到的鍵描述I和2。在一些實施例中，顯示器502還可以包括所描繪的示例I。示例I可以包括具有任何量的功利性或美化價值的任何裝飾性或功能性影像。鍵552的每一個可以被配置成當用戶施加一個力到特定的鍵552上時提供觸覺反饋給用戶。例如，在一些實施例中，點擊感是可以期望的，其中電阻最初是大，然後電阻減小，以允許鍵在它返回到其原來的位置之前下降。在一些實施例中，每個鍵可以配置為在任何情況下都以特定的方式作出反應，而在其他實施例中，反饋響應可以根據所選擇的應用或用戶接口布局而改變。
[0059]例如，在一些實施例中，輸入設備400可以被配置為如圖5D中所示的，顯示一個鋼琴式鍵盤接口。在鋼琴配置中，鍵盤將由兩種類型的鍵組成，黑鍵554和白鍵556。在一些實施例中，只有黑鍵554可以升高，而白鍵556僅通過由顯示器502提供的視覺線索來限定。在一些實施例中，白鍵412可升高只有黑鍵410的一半之多，從而可以為鍵盤的每個鍵提供觸覺反饋。在一些實施例中，電磁體和永久磁體的相應組合可以根據在輸入設備550上限定三維形狀時所需的解析度的量更大或更小。儘管示出了鋼琴布局，其它實施例，例如鼓布局，或在某些情況下，標準鍵盤布局，也是可能的。
[0060]圖5E示出了可根據所描述的實施例命令的各種反饋響應曲線。反饋響應曲線560可以適合於圖5A-5C所描述的按鈕實施例。由磁場的相斥產生電阻的初期增加;然而一旦位移達到一定量，電磁體被致動，其向下拉動鍵盤以用於已經接收到鍵擊的非常令人滿意的用戶指示。所描述的實施例可按1:1的反饋比率的量級提供超級反饋響應，因為不像更傳統的圓頂開關，一旦足夠的力已經施加，曲線的斜率可以是非常陡峭的，如響應曲線560所描繪。通過提供這樣一個確定的反饋響應，各鍵或按鈕的行進的量可以減少，而不妨礙用戶接收鍵或按鈕致動的明確無誤的反饋。圖5E也顯示了響應曲線570。這種響應曲線可適合與可變反饋鍵(例如圖5D中描繪的鋼琴鍵盤)一起使用。按壓鍵的壓力的慢傾斜上升可以與真正的鋼琴一致。應當指出的是，響應曲線不應被解釋為限制，並且電磁體驅動的按鈕和鍵可以假設許多不同曲線，以匹配許多不同的用戶接口配置。在一些實施例中，附連到輸入設備500或550的設備可以被配置為發送不同的用戶接口方案並為許多應用中的任何一個控制反饋。
[0061]圖6示出了用於檢測改變或移位磁場並對其進行反應的方法600的流程圖。在步驟602中檢測到變化的磁場。變化的磁場可以用許多方法來檢測，但是在一個實施例中與FET開關組合的感應線圈可用於檢測磁場的變化並對其進行反應。FET開關內的電路可以調整，以篩選出磁場變化的某些類型。在步驟604，當改變的磁場與預定磁場曲線相匹配時，開關被嚙合。在步驟606中，開關的嚙合激勵電磁體。被激勵的電磁體可以被配置為執行許多任務，包括預防附件從設備斷開，發起兩個設備之間的連接，或甚至向用戶輸入提供觸覺響應等。在步驟608，當改變磁場不再與預定磁場曲線相匹配時，電磁體斷電。
[0062]圖7是適合於所述實施例使用的電子設備700的框圖。電子設備700示出了代表計算設備的電路。該電子設備700包括處理器702，其涉及用於控制電子設備700的整體操作的微處理器或控制器。電子設備700存儲與文件系統704和高速緩存706中的媒體項目有關的媒體數據。典型地，文件系統704是存儲盤或多個盤。典型地，文件系統704為電子設備700提供高容量存儲能力。然而，由於對文件系統704的訪問時間是相對慢的，因此電子設備700可以還包括一個高速緩存706。例如，高速緩存706是由半導體存儲器提供的隨機存取存儲器(RAM)。高速緩存706的相對存取時間比文件系統704短得多。但是，高速緩存706不具有文件系統704的大存儲容量。此外，當激活時，文件系統704比該高速緩存706消耗更多的功率。當電子設備700是由電池708供電的可攜式媒體設備時，功率消耗常常是一個問題。該電子設備700還可以包括RAM 710和只讀存儲器(R0M)712。該ROM 712可以存儲以非易失性的方式執行的程序、實用程序或進程。RAM 710提供諸如用於高速緩存706的易失性數據存儲。
[0063]該電子設備700還包括用戶輸入設備714，其允許電子設備700的用戶與電子設備700進行交互。例如，用戶輸入設備714可以採取各種形式，諸如按鈕、小鍵盤、撥盤、觸控螢幕、音頻輸入接口、視覺/圖像捕獲輸入接口、傳感器數據等的形式的輸入。更進一步，電子設備700包括顯示器716(屏幕顯示)，其可以由處理器702來控制以顯示信息給用戶。數據總線718可促進至少在文件系統704、高速緩存706、處理器702和編解碼器720之間的數據傳輸。
[0064]在一個實施例中，電子設備700用於在文件系統704中存儲多個媒體項目(例如，歌曲、播客等等)。當用戶希望有電子設備播放特定媒體項目時，在顯示器716上顯示可用媒體項目的列表。然後，利用用戶輸入設備714，用戶可以選擇可用媒體項目中的一個。處理器702在接收到特定媒體項目的選擇時，對特定媒體項目的媒體數據(例如，音頻文件)提供給編碼器/解碼器(CODEC)720XODEC 720然後為揚聲器722產生模擬輸出信號。揚聲器722可以是電子設備700內部或電子設備700外部的揚聲器。例如，連接到電子設備700的頭戴耳機或耳機將被認為是外部揚聲器。
[0065]該電子設備700還包括耦合到數據鏈路726的網絡/總線接口724。數據鏈路726允許電子設備700與主機計算機或附屬設備進行通信。數據鏈路726可以通過有線連接或無線連接來提供。在無線連接的情況下，網絡/總線接口 724可包括無線收發器。媒體項目(媒體資產)可以關於一個或多個不同類型的媒體內容。在一個實施例中，媒體項目是音軌(例如歌曲、有聲書、和播客)。在另一個實施例中，媒體項目是圖像(例如，照片)。然而，在其它實施例中，媒體項目可以是音頻、圖形或視覺內容的任意組合。傳感器728可以採取電路的形式，用於檢測任何數量的觸發。例如，傳感器728可包括響應於外部磁場的霍爾效應傳感器、音頻傳感器、光傳感器(例如光度計)等等。
[0066]所描述的實施例的各個方面、實施例、實現或特徵可以單獨地或以任意組合使用。所描述的實施例的各個方面可以用軟體、硬體或硬體和軟體的組合來實現。所描述的實施例也可實施為在計算機可讀介質上的用於控制製造過程的計算機可讀代碼，或作為在計算機可讀介質上的用於控制生產線的計算機可讀代碼。計算機可讀介質是能夠存儲此後可被計算機系統讀取的數據的任何數據存儲設備。該計算機可讀介質的例子包括只讀存儲器、隨機存取存儲器、光碟、硬碟驅動器，DVD、磁帶和光數據存儲設備。該計算機可讀介質還可以在網絡耦合的計算機系統上分布，從而計算機可讀代碼以分布方式被存儲和執行。
[0067]出於解釋的目的，前面的描述使用了特定的術語來提供對所述實施例的透徹理解。然而，具體細節不是為了實施所述實施例而需要的，這將對本領域技術人員是顯而易見的。因此，具體實施例的前面描述是為了說明和描述的目的。它們不旨在窮舉或將所述實施例限制為所公開的精確形式。很明顯對本領域的普通技術人員來說鑑於上述教導許多修改和變化是可能的。
【主權項】
1.一種電子設備附接系統，其特徵在於包括: 電源； 電磁體;和 磁場傳感器，包括開關，當磁場傳感器檢測的磁場的變化落入磁場特性的預定範圍內時，所述開關將電磁體與電源電耦合以激勵電磁體。2.如權利要求1所述的電子設備附接系統，其特徵在於還包括: 包圍電源、電磁體和磁場傳感器的殼體。3.如權利要求1所述的電子設備附接系統，其特徵在於所述磁場傳感器為第一磁場傳感器，電磁體為第一電磁體，並且其中所述電子設備還包括: 第二電磁體； 第二磁場傳感器，將第二電磁體與電源電耦合；以及 比較器，確定由第一磁場傳感器和第二磁場傳感器檢測的磁場變化之間的差， 其中所述比較器引導第一磁場傳感器和第二磁場傳感器獨立地修改對應於被激勵的第一電磁體和第二電磁體的磁場特性的預定範圍。4.如權利要求1所述的電子設備附接系統，其特徵在於所述電磁體包括開關電路，所述開關電路被配置為反轉流經電磁體的線圈的電流方向。5.如權利要求1所述的電子設備附接系統，其特徵在於當磁場傳感器檢測到與通過磁場親合到電子設備的附件設備從電子設備解親相符合的磁場變化時，磁場傳感器將電源電耦合至電磁體。6.如權利要求4所述的電子設備附接系統，其特徵在於還包括與磁場相互作用以將附件設備耦合到電子設備的永久磁體。7.如權利要求1所述的電子設備附接系統，其特徵在於還包括用戶接口， 其中，當用戶接口接收到請求附件設備從所述電子設備斷開的用戶輸入時，與所述用戶接口通信的處理器將引導釋放附件設備的信號發送到開關。8.如權利要求7所述的電子設備附接系統，其特徵在於，所述用戶接口包括觸摸敏感顯示器組件，並且所述電源包括電池。9.如權利要求1所述的電子設備附接系統，其特徵在於還包括設置在設備殼體內的永久磁體， 其中所述磁場由通過永久磁體與電子設備磁耦合的設備發射。10.一種可攜式電子設備，其特徵在於包括: 電源； 多個電磁體組件，每個電磁體組件包括電磁體、磁場傳感器和開關，當磁場傳感器檢測到磁場落在磁場特性的預定範圍內時，所述開關允許來自電源的電能激勵電磁體;以及 永久磁體，被配置為將磁性吸引設備固定到可攜式電子設備的外表面。11.如權利要求10所述的可攜式電子設備，其特徵在於還包括: 比較器，比較由每個磁場傳感器檢測的磁場讀數，並根據磁場讀數調整磁場特性的預定範圍。12.如權利要求11所述的可攜式電子設備，其特徵在於還包括多個永久磁體，所述多個永久磁體被布置成與由磁性吸弓I設備的永久磁體形成的極性圖案互補的交替極性圖案。13.如權利要求11所述的可攜式電子設備，其特徵在於所述比較器調整磁場特性的預定範圍，以使第一電磁體在第二電磁體之前被激勵。14.如權利要求13所述的可攜式電子設備，其特徵在於電磁體的順序激勵按間隔來執行，所述間隔使得當可攜式電子設備和磁性吸引設備的配合表面第一次相接觸時，所述可攜式電子設備和磁性吸引設備的配合表面對準。15.如權利要求14所述的可攜式電子設備，其特徵在於所述磁性吸引設備與可攜式電子設備相同。16.如權利要求10所述的可攜式電子設備，其特徵在於所述電磁體包括圍繞大致為U形的磁性吸引材料的相對端部布置的兩組線圈，所述電磁體發射相鄰的極性相反的磁場。17.如權利要求10所述的可攜式電子設備，其特徵在於還包括處理器，所述處理器被配置為引導經過至少一個電磁體的能量流動反轉。18.一種可攜式計算設備，其特徵在於包括: 由磁中性材料製成的殼體； 設置在所述殼體內的顯示器組件； 電池;以及 設置在所述殼體內的多個電磁體組件，每個電磁體組件包括模擬開關機構，當感應線圈檢測到變化的磁場滿足預定磁場特性時，所述模擬開關機構向電磁體提供來自電池的電力。19.如權利要求18所述的可攜式計算設備，其特徵在於所述模擬開關機構包括場效應電晶體開關。20.如權利要求19所述的可攜式計算設備，其特徵在於所述場效應電晶體開關包括帶通濾波器，所述帶通濾波器確定預定磁場特性是否滿足並限制電磁體的佔空比。
【文檔編號】G06F1/16GK205692091SQ201620425662
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年3月25日 公開號201620425662.8, CN 201620425662, CN 205692091 U, CN 205692091U, CN-U-205692091, CN201620425662, CN201620425662.8, CN205692091 U, CN205692091U
【發明人】J·A·斯瑞克
【申請人】蘋果公司