BR102017008828A2 - Sensor assembly, transducer module optically fied, and, method for operating an optically fed transducer module. - Google Patents

Abstract

“conjunto de sensor, módulo de transdutor alimentado opticamente, e, método para operar um módulo de transdutor alimentado opticamente” um conjunto de sensores compreende um concentrador de dados remoto (rdc) e um módulo de transdutor alimentado opticamente (optm). o rdc transmite um primeiro pulso óptico incluindo um sinal de solicitação de parâmetro ao longo de uma fibra óptica. o optm é conectado à fibra óptica e compreende um fotodiodo, um dispositivo de armazenamento de energia, um sensor, um processador e um laser. o fotodiodo recebe o primeiro pulso óptico e o dispositivo de armazenamento de energia é carregado pelo fotodiodo. o sensor, processador e o laser são alimentados descarregando o dispositivo de armazenamento de energia. o sensor detecta um parâmetro especificado pelo sinal de solicitação de parâmetro. o processador gera um pacote de sinal da saída do primeiro sensor. o laser transmite um segundo pulso óptico incluindo o pacote de sinal ao longo da fibra óptica para o rdc.

Description

“CONJUNTO DE SENSOR, MÓDULO DE TRANSDUTOR ALIMENTADO OPTICAMENTE, E, MÉTODO PARA OPERAR UM MÓDULO DE TRANSDUTOR ALIMENTADO OPTICAMENTE” FUNDAMENTOS

[001] A presente invenção se refere genericamente a sistemas de transdutor e, mais particularmente, a um módulo de sensor alimentado e controlado por pulsos de luz recebidos via fibra óptica.

[002] Módulos de sensor contendo transdutores, transceptores e microprocessadores associados são comumente usados para recolher e transmitir dados de sensores de grandes sistemas de volta para controladores centrais ou concentradores de dados. A maior parte dos módulos de sensores requer uma fonte de energia, ou na forma de uma fonte de energia local (por exemplo, um dispositivo de armazenamento de energia de longo prazo, tal como uma bateria química) ou uma conexão local para uma fonte de energia remota (por exemplo, uma conexão CA ou CC para uma rede ou grade de energia local). Alguns sistemas utilizam fotodiodos para converter pulsos ópticos recebidos em voltagem de trabalho.

SUMÁRIO

[003] Em um aspecto, a presente invenção é dirigida a um conjunto de sensor compreendendo um concentrador de dados remoto (RDC) e um módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM). O RDC transmite primeiros pulsos ópticos incluindo um sinal de solicitação de parâmetro ao longo de uma fibra óptica. O OPTM é conectado à fibra óptica e compreende um fotodiodo, um dispositivo de armazenamento de energia, um sensor, um processador e um laser. O fotodiodo recebe o primeiro pulso óptico e o dispositivo de armazenamento de energia é carregado pelo fotodiodo. O sensor, processador e o laser são alimentados descarregando o dispositivo de armazenamento de energia. O OPTM detecta um parâmetro especificado pelo sinal de solicitação de parâmetro do RDC. O processador gera um pacote de sinal da saída do sensor, conforme solicitado pelo RDC.

[004] Em outro aspecto, a presente invenção é dirigida a um OPTM compreendendo uma pluralidade de sensores, um fotodiodo disposto para receber uma transmissão de luz pulsada de uma fibra óptica, um dispositivo de armazenamento de energia, um laser e um processador. O dispositivo de armazenamento de energia é conectado eletricamente ao fotodiodo, de modo a carregar a partir das transmissões de luz pulsada recebidas. O processador e o laser são alimentados a partir do dispositivo de armazenamento de energia e o laser emite para a fibra óptica. O processador seleciona e alimenta um da pluralidade de sensores com base nas transmissões de luz pulsada recebidas, gera um pacote de sinal da saída do sensor selecionado e transmite o pacote de sinal via o laser após a transmissão de luz pulsada.

[005] Em ainda outro aspecto, a presente invenção é dirigida a um método de operação para um OPTM compreendendo uma pluralidade de sensores. O OPTM recebe pulsos ópticos de um RDC via uma fibra óptica. Esses pulsos ópticos contêm um sinal de solicitação de parâmetro e são usados para carregar um dispositivo de armazenamento de energia via um fotodiodo. Uma vez adequadamente carregado, o dispositivo de armazenamento de energia alimenta um sensor para gerar um conjunto de dados de sensor e transmitir pacotes de dados de sensor via a fibra óptica para o RDC.

[006] O presente sumário é fornecido apenas a título de exemplo e não como limitação. Outros aspectos da presente divulgação serão apreciados em vista da totalidade da presente divulgação, incluindo todo o texto, as reivindicações e figuras anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A FIG. 1 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema de monitoramento incluindo um módulo transdutor alimentado opticamente.

[008] A FIG. 2 é um cronograma ilustrando transmissão óptica e recepção pelo módulo de transdutor alimentado opticamente da FIG. 1.

[009] A FIG. 3 é um fluxograma ilustrando um método de operação do sistema de monitoramento da FIG. 1.

[0010] Embora as figuras identificadas acima estabeleçam uma ou mais modalidades da presente divulgação, outras modalidades são contempladas também, como observado na discussão. Em todos os casos, esta divulgação apresenta a invenção por meio de representação e não de limitação. Deve-se entender que outras numerosas modificações e modalidades podem ser planejadas por aquelas pessoas versadas na técnica as quais caem dentro do escopo e espírito dos princípios da invenção. As figuras podem não ser desenhadas em escala e as aplicações e as modalidades da presente invenção podem incluir características e componentes não especificamente mostrados nos desenhos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] A presente invenção se refere a um módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM) altemadamente recebendo e transmitindo luz de e para um concentrador de dados remoto (RDC), respectivamente. Todas as transmissões de e para o OPTM são transportadas por uma única fibra óptica. O OPTM inclui um fotodiodo que converte luz recebida em voltagem, uma bomba de carga que carrega um dispositivo de armazenamento de energia a bordo e pelo menos um sensor que reúne dados solicitados usando energia do dispositivo de armazenamento de energia. Um pulso de luz recebido inicial do RDC identifica um parâmetro e alimenta o OPTM através do processo de detecção do parâmetro, processa o comando e transmite dados de sensor resultantes opticamente ao longo da fibra óptica única para o RDC. Este processo se repete, se necessário, para grandes pacotes divididos em múltiplas transmissões e para múltiplos pacotes associados a diferentes dados detectados.

[0012] A FIG. 1 é um diagrama de blocos esquemático do sistema de monitoramento 10, o qual compreende módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM) 12 e concentrador de dados remoto (RDC) 14, conectados por fibra óptica 16. O RDC 14 é um controlador ou coletor de dados que solicita, recebe e processa sinais de sensor do OPTM 12. Em algumas modalidades, o RDC 14 pode receber dados de vários módulos de sensores (OPTM 12) os quais podem estar situados em diversos locais. O OPTM 12 é um módulo de sensor incluindo pelo menos um sensor disposto para monitorar um parâmetro do sistema detectado 18 e transmitir as leituras de sensor 14 de volta para o RDC. Na modalidade ilustrada, o OPTM 12 compreende módulo óptico 20 (com fotodiodo 22 e laser 24), condicionador de energia de entrada 26 (com bomba de carga 28 e armazenamento de energia 30), microprocessador 32, transdutor opticamente alimentado 34 e sensores 36 (incluindo sensores 36a, 36b, 36c,... 36n), pelo menos alguns dos quais detectam parâmetros do sistema monitorado 18. O sistema detectado 18 é um sistema remoto do RDC 14 que, no entanto, deve ser monitorado pelo RDC 14 com respeito a pelo menos um parâmetro (por exemplo, temperatura, pressão, aceleração). O OPTM 12 não recebe corrente externa e é, portanto, seguro para uso e especialmente desejável em ambientes voláteis, tal como perto de aparelho de armazenamento e roteamento de combustível.

[0013] O OPTM 12 recebe a fibra óptica 16 no módulo óptico 20. A fibra óptica 16 é uma linha de transmissão óptica de canal único disposta para transportar transmissões de luz pulsada entre o RDC 14 e o OPTM 12. O módulo óptico 20 é um transceptor óptico disposto tanto para transmitir quanto receber pulsos ópticos. Na modalidade ilustrada, o módulo óptico 20 inclui fotodiodo 22 e laser 24. O fotodiodo 22 converte pulsos de luz de entrada pi recebidos via fibra óptica 16 em voltagem e age tanto como um receptor de sinal quanto de energia. Alguns pulsos de entrada p\ podem ser modulados (por exemplo, em amplitude, frequência ou largura de pulso) para transportar sinais de solicitação de parâmetro do RDC 14 especificando um parâmetro para detecção por um ou mais dos sensores 36. Outros pulsos de entrada px podem ser pulsos de alta intensidade não modulados utilizados exclusivamente para alimentar o OPTM 12. O fotodiodo pode, em algumas modalidades, ser blindado ou de outro modo ocluído da luz ambiente, de modo que ele receba entrada de luz significativa apenas na forma de pulsos de luz através da fibra óptica 16. O laser 24 age como um transmissor de sinal e pode, por exemplo, ser um laser semicondutor de baixa energia, tal como um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL). Em algumas modalidades, o laser 24 e o fotodiodo 22 podem ser alinhados de forma coaxial, por exemplo, com o fotodiodo 22 circundando o laser 24. Em modalidades alternativas, o módulo óptico 20 pode incluir um divisor de feixe ou elemento fimcionalmente semelhante dirigindo transmissões entrantes para o fotodiodo 22 e transmissões de saída para do laser 24 para a fibra óptica 16.

[0014] O condicionador de energia de entrada 26 recebe eletricidade de corrente contínua (CC) gerada fotovoltaicamene do fotodiodo 22 do módulo óptico 20 e condiciona esta energia para processamento de sinal pelo microprocessador 32. Algumas modalidades do condicionador de energia de entrada 26 pode digitalizar sinais embutidos em pulsos de entrada px. Na modalidade ilustrada, o condicionador de energia 26 inclui bomba de carga 28 e dispositivo de armazenamento de energia 30. O dispositivo de armazenamento de energia 30 pode, por exemplo, ser um capacitor de armazenamento ou supercapacitor ou uma batería química recarregável. A bomba de carga 28 carrega o dispositivo de armazenamento de energia 30, enquanto o fotodiodo 22 recebe pulsos de entrada pu permitindo ao dispositivo de armazenamento de energia 30 ser descarregado entre os pulsos de entrada px para alimentar o microprocessador 32, sensores selecionados 36 do transdutor opticamente alimentado 34 e laser 24 do módulo óptico 20. A largura e a amplitude dos pulsos de entrada /¾ determinam uma carga acumulada pelo dispositivo de armazenamento de energia 30. Modalidades do dispositivo de armazenamento de energia 30 com baixa capacidade podem precisar carregar e descarregar mais de uma vez ao longo do curso de processar uma solicitação de sinal embutida em pulsos de entrada px, como descrito em mais detalhes abaixo com respeito à FIG. 2.

[0015] O microprocessador 32 é um dispositivo de processamento local capaz de lógica com capacidade de armazenamento de dados temporária. O microprocessador 32 é configurado para receber sinais de solicitação de parâmetro sT do RDC 14 incorporados em pulsos de entrada /¾. Os sinais de solicitação de parâmetro st podem, por exemplo, especificar um parâmetro particular (por exemplo, temperatura, pressão, aceleração) ou sensor (por exemplo, 36a, 36b, ... 36n) para alimentar e pesquisar. Altemativamente, os sinais de solicitação de parâmetro st podem disparar o início de uma sequência pré-programada de pesquisar cada um ou um subconjunto de sensores 36. O microprocessador 32 controla o transdutor alimentado opticamente 34 (via sinal de controle sc) para alimentar pelo menos um sensor selecionado 36 descarregando o dispositivo de armazenamento de energia 30 e recebe sinais de sensores ss de pelo menos um sensor 36 do transdutor alimentado opticamente 34 em resposta. Em pelo menos algumas modalidades, restrições de energia apenas podem permitir que um sensor 36 seja alimentado de cada vez, mesmo quando o sinal de solicitação de parâmetro sT solicita pesquisa de sensor de múltiplos sensores 36. Nesses casos, o microprocessador 32 sucessivamente alimenta sensores únicos 36 para recolher dados de sensor, pausando como necessário para energia fotovoltaica adicional via pulsos de entrada não modulados adicionais Pi, como descrito abaixo com respeito à FIG. 2. O microprocessador 32 gera um conjunto de dados incluindo dados de sensores solicitados pelo sinal de solicitação de parâmetro sT. Em algumas modalidades este conjunto de dados pode ser transmitido inteiramente pelo laser 24 como pacote de dados Sd. Em modalidades alternativas, cada conjunto de sinais pode ser dividido em múltiplos pacotes de dados Sd que são transmitidos sequencialmente entre pulsos de entrada p\ necessários para carregar o armazenamento de energia 30 para permitir transmissão.

[0016] O transdutor opticamente alimentado 34 é um dispositivo de sensores simples ou múltiplos com pelo menos um sensor configurado para monitorar um parâmetro do sistema detectado 18. Na modalidade ilustrada, o transdutor alimentado opticamente 34 inclui sensores 36a, 36b, 36c e 36c que são variadamente ilustrados como sensores de pressão (P), aceleração (ai e fy) e temperatura (Tp). Em geral, qualquer coleta de sensores de baixa energia locais pode ser incluída no transdutor alimentado opticamente 34. Em pelo menos uma modalidade da presente invenção, o transdutor alimentado opticamente 34 inclui seis sensores distintos: um sensor de pressão, um acelerômetro triaxial (isto é, 3 acelerômetros de orientações espacialmente diversas) e dois sensores de temperatura utilizados para calibração. Um sensor de temperatura está associado com o e colocalizado adjacente ao sensor de pressão e um dos acelerômetros, de modo a permitir correção de sensor com base em flutuação de temperatura. Em algumas modalidades, a correção de leitura de sensor pode ser realizada no microprocessador 32. Em modalidades alternativas, computações complexas podem ser deixadas para o RDC 14, para conservar energia e minimizar a complexidade necessária do microprocessador 32. Em geral, pelo menos um sensor 36 detecta um parâmetro do sistema monitorado 18, enquanto um subconjunto de sensores 36 pode detectar parâmetros (por exemplo, aceleração, temperatura) dentro do OPTM 12.

[0017] O OPTM 12 recebe dados e energia exclusivamente através de pulsos de entrada pu e transmite dados exclusivamente via pulsos de saída p0 ao longo da fibra óptica 16 compartilhada. Consequentemente, pulsos de entrada p\ e pulsos de saída p0 se alternam durante a operação do conjunto de sensor 10, sucessivamente carregando o dispositivo de armazenamento de energia 30 via pulsos de entrada p\ e descarregando dispositivo de armazenamento de energia 30 para recolher e transmitir dados de sensores via pulsos de saída p0.

[0018] A FIG. 2 representa o cronograma 100 o qual ilustra recepção e transmissão de pulsos de entrada px e pulsos de saída p0, respectivamente. Como estabelecido acima com respeito à FIG. 1, pulsos de entrada e de saída Pi e p0 são cada um deles transportados ao longo de uma fibra óptica de canal único compartilhada 16 e se originam do RCD 14 e OPTM 12, respectivamente. Na modalidade ilustrada o pulso de saída p0 tem amplitude não zero apenas pela duração de transmissão do sinal de dados Sd, o que inclui pelo menos uma parte de um conjunto de dados de sensor, como descrito acima. Por outro lado, o pulso de entrada px inclui transmissões não moduladas (UT) de alta amplitude além dos sinais de solicitação de parâmetro sr. Todos os eletrônicos do OPTM 12 são alimentados por eletricidade CC fotovoltaica produzida pelo fotodiodo 22 dos pulsos de entrada pi Por conseguinte, as transmissões não moduladas UT fornecem ao fotodiodo 22 (e, desse modo, dispositivo de armazenamento de energia 30) energia adicional não de outra forma adequadamente fornecida pela porção de pacote de dados de solicitação de parâmetro st do pulso de entrada pu de modo a satisfazer os requisitos de energia do OPTM 12. O dispositivo de armazenamento de energia 30 carrega do fotodiodo 22 ao longo da duração do pulso de entrada Pi. Uma vez carregado, o dispositivo de armazenamento de energia 28 pode ser descarregado para alimentar o recolhimento de dados de sensor e a transmissão do pacote de dados Sd pelo laser 24. Os pulsos de entrada e de saída pi e p0 nunca ocorrem simultaneamente, uma vez que a fibra óptica 16 é compartilhada por ambas as transmissões. Em pelo menos algumas modalidades, os pulsos de entrada e de saída pi e po têm comprimentos de onda idênticos e incluem sinais modulados em largura ou amplitude de pulso.

[0019] Como mostrado no cronograma 100, conjuntos de dados de sensores gerados pelo microprocessador 32 de saídas dos sensores 36 podem ser divididos em múltiplas transmissões de pacote de dados s&. Na modalidade ilustrada, o OPTM 12 recebe pulsos de entrada /¾ do RDC 14 durante períodos TI e T2. O período TI inclui uma transmissão não modulada UTi suficiente para alimentar o microprocessador 32 para recepção do sinal de solicitação de parâmetro Jri, bem como o pacote de solicitação de parâmetro ,sri em si. O período T2 inclui apenas a transmissão não modulada UT2 e alimenta o microprocessador 32 para processamento de sri e recolhimento de dados de sensores solicitados. O dispositivo de armazenamento de energia 30 carrega o pulso de entrada px através dos períodos TI e T2, e descarrega durante os períodos T2 e T3 para recolher, processar e transmitir dados de sensores via pacote de dados sa. O pacote de dados pode, por exemplo, consistir numa porção (por exemplo, 1 primeiro byte) de um conjunto de dados contendo dados de sensor solicitados via sinal de solicitação de parâmetro jri· O recolhimento deste conjunto de dados e a transmissão do pacote de dados Sdi esgota o dispositivo de armazenamento de energia 30, necessitando de outra transmissão não modulada UT3 do pulso de entrada px durante o período T4 para recarregar o dispositivo de armazenamento de energia 30, desse modo permitindo transmissão subsequente de uma parte subsequente de dados solicitados durante o período T5 via pacote de dados s& do pulso de saída p0. Na modalidade ilustrada, uma transmissão não modulada adicional UT4 recarrega o dispositivo de armazenamento de energia 30 para transmissão do pacote de dados s&, o que pode, por exemplo, ser um checksum validando Jdi e ^2· Em algumas modalidades, este checksum pode incluir um número de identificação de OPTM para uso num sistema em que o RDC 14 serve a múltiplos OPTMs.

[0020] Na modalidade ilustrada, o processo do RDC 14 solicitar e o OPTM 12 fornecer dados do sensor se repete com cada sinal de solicitação de parâmetro sr (isto é, com sTi, sT 1, etc.). Em algumas modalidades, no entanto, o microprocessador 32 pode pesquisar sensores 34 sucessivos numa sequência pré-definida em resposta a um único sinal de solicitação de parâmetro 5r, não requerendo sinais de solicitação de parâmetro adicionais sr até o processo de pesquisa de sensor ser repetido. Mesmo se nenhum sinal de solicitação de parâmetro sucessivo sT for necessário para o microprocessador 32 para pesquisar sucessivamente múltiplos sensores 36, sucessivos pulsos de entrada Pi incluindo transmissões não moduladas UT são requeridos para alimentar o OPTM 12 para operação contínua.

[0021] A FIG. 3 é um fluxograma do método 200, um método de operação do sistema de monitoramento 10. Como descrito acima com respeito às FIGs. 1 e 2, o módulo óptico 20 do OPTM 12 primeiro recebe pulsos de entrada py do RDC 14 via fibra óptica 16. (Etapa Sl). O fotodiodo 22 e a bomba de carga 28 carregam o dispositivo de armazenamento de energia 30 dos pulsos de entrada px pela duração total dos pulsos de entrada px. (Etapa S2). O microprocessador 32 seleciona e alimenta pelo menos um sensor 36 com base no parâmetro (por exemplo, pressão, temperatura, aceleração) especificado pelo sinal de solicitação de parâmetro sT dos pulsos de entrada px. (Etapa S3) uso de energia do dispositivo de armazenamento de energia 30. O microprocessador 32, então, gera um conjunto de dados de dados de sensor do sensor selecionado. (Etapa S4). O microprocessador 32 alimenta o laser 24 (Etapa S5) e transmite o pacote de dados Sd em pulsos de saída p0 (Etapa S6). O pacote de dados Sd inclui pelo menos uma porção do conjunto de dados gerado do(s) sensor(es) especificado(s). Se todo o conjunto de dados ainda não tiver sido transmitido (Etapa S7), o módulo óptico 20 recebe uma transmissão não modulada UT adicional do pulso de entrada px (Etapa S8) e carrega o dispositivo de armazenamento de energia 30 com este pulso de luz recebido (Etapa S9), permitindo ao microprocessador 32 alimentar o laser 24 (Etapa S5) e transmitir um pacote de dados adicional Sd do conjunto de dados (Etapa S6). Este processo continua até que todo o conjunto de dados tenha sido transmitido. (Etapa S7). Uma vez que a transmissão do conjunto de dados completo solicitada pelo sinal de solicitação de parâmetro ír seja concluída, o OPTM 12 fica inativo até um novo sinal de solicitação sT (por exemplo, para pesquisa de um novo sensor) ser recebido. (Etapa S10).

[0022] A presente invenção permite transmissão e recepção pulsada de solicitações de dados e dados de sensor ao longo de uma fibra óptica de canal único 16. O dispositivo de armazenamento de energia 30 permite ao OPTM 12 operar utilizando somente energia recebida dos pulsos de entrada p\ através da fibra óptica 16, mesmo em circunstâncias onde as taxas de gasto de energia durante a detecção e transmissão ultrapassam as taxas de recepção de energia no fotodiodo 22.

Discussão de Possíveis Modalidades [0023] A seguir estão descrições não exclusivas de possíveis modalidades da presente invenção.

[0024] Um conjunto de sensor compreendendo: um concentrador de dados remoto (RDC) disposto para transmitir um primeiro conjunto de pulsos ópticos ao longo de uma fibra óptica remota ao RDC, o primeiro conjunto de pulsos ópticos incluindo um sinal de solicitação de parâmetro; um módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM) conectado à fibra óptica e compreendendo: um fotodiodo disposto para receber o primeiro conjunto de pulsos ópticos; um dispositivo de armazenamento de energia configurado para ser carregado pelo fotodiodo; um primeiro sensor alimentado descarregando o dispositivo de armazenamento de energia e disposto para detectar um parâmetro especificado pelo sinal de solicitação de parâmetro; um processador alimentado descarregando o dispositivo de armazenamento de energia e configurado para gerar um pacote de sinal da saída do primeiro sensor; e um laser alimentado descarregando o dispositivo de armazenamento de energia e configurado para transmitir um segundo conjunto de pulsos ópticos ao longo da fibra óptica para o RDC, o segundo conjunto de pulsos ópticos incluindo o pacote de sinal.

[0025] O conjunto de sensor do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, além disso, e/ou altemativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais: [0026] Uma modalidade adicional do conjunto de sensor anterior, em que o OPTM é alimentado exclusivamente via o fotodiodo por luz recebida através da fibra óptica do concentrador de dados remoto e em que o fotodiodo é configurado para receber luz apenas através da fibra óptica.

[0027] Uma modalidade adicional do conjunto de sensor anterior, compreendendo ainda uma bomba de carga eletricamente conectando o fotodiodo e o dispositivo de armazenamento de energia e configurada para carregar o dispositivo de armazenamento de energia a partir do fotodiodo durante a recepção do primeiro conjunto de pulsos ópticos.

Uma modalidade adicional do conjunto de sensor anterior, em que: o OPTM compreende uma pluralidade de sensores configurados para detectar uma pluralidade de parâmetros, em que a pluralidade de sensores inclui o primeiro sensor; e o processador é configurado para gerar pacotes de sinal da saída de qualquer um da pluralidade de sensores.

[0028] Uma modalidade adicional do conjunto de sensor anterior, em que o sinal de solicitação de parâmetro especifica um parâmetro de sensor solicitado dentre a pluralidade de parâmetros e o processador é configurado para identificar um sensor configurado para detectar o parâmetro solicitado dentre a pluralidade de sensores em resposta ao sinal de solicitação de parâmetro, alimentar o sensor identificado via o dispositivo de armazenamento de energia e gerar um pacote de sinais solicitados a partir do sensor identificado.

[0029] Uma modalidade adicional do conjunto de sensor anterior, em que o primeiro sensor é um sensor de pressão.

[0030] Uma modalidade adicional do conjunto de sensor anterior, em que o laser é um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL).

[0031] Módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM), caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de sensores; um fotodiodo disposto para receber uma transmissão de luz pulsada de uma fibra óptica; um dispositivo de armazenamento de energia eletricamente conectado ao fotodiodo, de modo a carregar das transmissões de luz pulsada recebidas; um laser alimentado do dispositivo de armazenamento de energia e enviando para a fibra óptica; e um processador alimentado a partir do dispositivo de armazenamento de energia e configurado para selecionar e alimentar um da pluralidade de sensores com base nas transmissões de luz pulsada recebidas, gerar um pacote de sinal da saída do sensor selecionado e transmitir o pacote de sinal via o laser após a transmissão de luz pulsada.

[0032] O OPTM do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, além disso e/ou altemativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais: [0033] Uma modalidade adicional do OPTM anterior, em que a pluralidade de sensores compreende um sensor de pressão.

[0034] Uma modalidade adicional do OPTM anterior, em que a pluralidade de sensores compreende ainda um sensor de temperatura.

[0035] Uma modalidade adicional do OPTM anterior, em que a pluralidade de sensores compreende ainda um acelerômetro.

[0036] Uma modalidade adicional do OPTM anterior, em que o dispositivo de armazenamento de energia é um capacitor.

[0037] Uma modalidade adicional do OPTM anterior, compreendendo ainda uma bomba de carga disposta entre o fotodiodo e o dispositivo de armazenamento de energia para carregar o dispositivo de armazenamento de energia.

[0038] Uma modalidade adicional do OPTM anterior, em que o laser é um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL).

[0039] Um método para operar um módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM) compreendendo uma pluralidade de sensores, o método compreendendo: receber um primeiro conjunto de pulsos ópticos de um concentrador de dados remoto (RDC) via uma fibra óptica, o primeiro conjunto de pulsos ópticos contendo um sinal de solicitação de parâmetro; carregar um dispositivo de armazenamento de energia do primeiro conjunto de pulsos ópticos via um fotodiodo; uma vez que o dispositivo de armazenamento de energia é adequadamente carregado, alimentar um primeiro sensor dentre a pluralidade de sensores via o dispositivo de armazenamento de energia; gerar um primeiro conjunto de dados de sensor da saída do primeiro sensor; e depois de receber o primeiro conjunto de pulsos ópticos do RDC, transmitir um segundo conjunto de pulsos ópticos contendo pelo menos uma parte do primeiro conjunto de dados de sensor para o concentrador de dados remoto via a fibra óptica, utilizando carga de capacitor acumulada a partir do primeiro conjunto de pulsos ópticos.

[0040] O método do parágrafo anterior pode incluir, opcionalmente, além disso, e/ou altemativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais: [0041] Uma modalidade adicional do método anterior, em que o segundo conjunto de pulsos ópticos contém apenas uma primeira parte do primeiro conjunto de dados de sensor, o método compreendendo ainda: receber um terceiro pulso óptico do concentrador de dados remoto depois de transmitir o segundo conjunto de pulsos ópticos, o terceiro pulso óptico compreendendo uma transmissão de energia não modulada; carregar o dispositivo de armazenamento de energia do terceiro pulso óptico via o fotodiodo; e após o terceiro pulso óptico, transmitir uma segunda parte do primeiro conjunto de dados para o concentrador de dados remoto via a fibra óptica, utilizando carga de capacitor acumulada do terceiro pulso óptico.

[0042] Uma modalidade adicional do método anterior, compreendendo ainda: receber sucessivos pulsos ópticos originados do RDC via a fibra óptica; sucessivamente carregar o dispositivo de armazenamento de energia a partir de cada um dos sucessivos pulsos ópticos originados do RDC; alimentar sucessivamente cada um da pluralidade de sensores usando carga de capacitor acumulada dos sucessivos pulsos ópticos originados do RDC correspondentes; e transmitir um pulso óptico originado do OPTM em seguida a cada um dos pulsos ópticos originados do RDC, cada pulso originado do OPTM contendo pelo menos parte de um conjunto de dados de sensor de um correspondente da pluralidade de sensores, até que dados de cada um da pluralidade de sensores tenham sido transmitidos.

[0043] Uma modalidade adicional do método anterior, em que a pluralidade de sensores inclui um sensor de pressão.

[0044] Uma modalidade adicional do método anterior, em que a pluralidade de sensores inclui ainda um sensor de temperatura, o método compreendendo ainda corrigir uma saída do sensor de pressão com base em uma saída do sensor de temperatura.

[0045] Uma modalidade adicional do método anterior, em que o carregamento do dispositivo de armazenamento de energia a partir do primeiro pulso óptico compreende operar uma bomba de carga entre o fotodiodo e o dispositivo de armazenamento de energia durante o primeiro pulso óptico.

Sumário [0046] Quaisquer termos relativos ou termos de grau aqui usados, tais como "substancialmente", "essencialmente", "geralmente", "aproximadamente" e semelhantes, devem ser interpretados em conformidade com e sem prejuízo de quaisquer definições aplicáveis ou limites expressamente indicados neste documento. Em todas os casos, quaisquer termos relativos ou termos de grau usados neste documento devem ser interpretados como abrangendo amplamente quaisquer modalidades relevantes divulgadas bem como quaisquer faixas ou variações como seriam entendidas por aqueles versados na técnica tendo em conta a totalidade da presente divulgação, de modo a englobar variações de tolerância de fabricação comuns, variações de alinhamento acidentais, variações de alinhamento ou forma induzidas por condições operacionais térmicas, rotacionais ou vibracionais.

[0047] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade exemplar, será entendido pelos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser usados em lugar de elementos da mesma sem afastamento do escopo da invenção. Em adição, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem afastamento do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada à(s) modalidade(s) particular(es) divulgada(s), mas que a invenção inclua todas as modalidades caindo dentro do escopo das reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Conjunto de sensor, caracterizado pelo fato de que compreende: um concentrador de dados remoto (RDC) disposto para transmitir um primeiro conjunto de pulsos ópticos ao longo de uma fibra óptica remota ao RDC, o primeiro conjunto de pulsos ópticos incluindo um sinal de solicitação de parâmetro; um módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM) conectado à fibra óptica e compreendendo: um fotodiodo disposto para receber o primeiro conjunto de pulsos ópticos; um dispositivo de armazenamento de energia configurado para ser carregado pelo fotodiodo; um primeiro sensor alimentado descarregando o dispositivo de armazenamento de energia e disposto para detectar um parâmetro especificado pelo sinal de solicitação de parâmetro; um processador alimentado descarregando o dispositivo de armazenamento de energia e configurado para gerar um pacote de sinal da saída do primeiro sensor; e um laser alimentado descarregando o dispositivo de armazenamento de energia e configurado para transmitir um segundo conjunto de pulsos ópticos ao longo da fibra óptica para o RDC, o segundo conjunto de pulsos ópticos, incluindo o pacote de sinal.

2. Conjunto de sensor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o OPTM é alimentado exclusivamente via o fotodiodo por luz recebida através da fibra óptica do concentrador de dados remoto e em que o fotodiodo é configurado para receber luz apenas através da fibra óptica.

3. Conjunto de sensor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma bomba de carga eletricamente conectando o fotodiodo e o dispositivo de armazenamento de energia e configurada para carregar o dispositivo de armazenamento de energia a partir do fotodiodo durante a recepção do primeiro conjunto de pulsos ópticos.

4. Conjunto de sensor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o OPTM compreende uma pluralidade de sensores configurados para detectar uma pluralidade de parâmetros, em que a pluralidade de sensores inclui o primeiro sensor; e o processador é configurado para gerar pacotes de sinal da saída de qualquer um da pluralidade de sensores.

5. Conjunto de sensor de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sinal de solicitação de parâmetro especifica um parâmetro de sensor solicitado dentre a pluralidade de parâmetros e o processador é configurado para identificar um sensor configurado para detectar o parâmetro solicitado dentre a pluralidade de sensores em resposta ao sinal de solicitação de parâmetro, alimentar o sensor identificado via o dispositivo de armazenamento de energia e gerar um pacote de sinais solicitados a partir do sensor identificado.

6. Conjunto de sensor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sensor é um sensor de pressão.

7. Conjunto de sensor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o laser é um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL).

8. Módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM), caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de sensores; um fotodiodo disposto para receber uma transmissão de luz pulsada de uma fibra óptica; um dispositivo de armazenamento de energia conectado eletricamente ao fotodiodo, de modo a carregar a partir das transmissões de luz pulsada recebidas; um laser alimentado do dispositivo de armazenamento de energia e enviando para a fibra óptica; e um processador alimentado do dispositivo de armazenamento de energia e configurado para selecionar e alimentar um da pluralidade de sensores com base nas transmissões de luz pulsada recebidas, gerar um pacote de sinal da saída do sensor selecionado e transmitir o pacote de sinal via o laser após a transmissão de luz pulsada.

9. Módulo de transdutor alimentado opticamente de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores compreende um sensor de pressão.

10. Módulo de transdutor alimentado opticamente de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores compreende ainda um sensor de temperatura.

11. Módulo de transdutor alimentado opticamente de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores compreende ainda um acelerômetro.

12. Módulo de transdutor alimentado opticamente de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de armazenamento de energia é um capacitor.

13. Módulo de transdutor alimentado opticamente de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma bomba de carga disposta entre o fotodiodo e o dispositivo de armazenamento de energia para carregar o dispositivo de armazenamento de energia.

14. Módulo de transdutor alimentado opticamente de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o laser é um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL).

15. Método para operar um módulo de transdutor alimentado opticamente (OPTM) compreendendo uma pluralidade de sensores, o método caracterizado pelo fato de que compreende: receber um primeiro conjunto de pulsos ópticos de um concentrador de dados remoto (RDC) via uma fibra óptica, o primeiro conjunto de pulsos ópticos contendo um sinal de solicitação de parâmetro; carregar um dispositivo de armazenamento de energia a partir do primeiro conjunto de pulsos ópticos via um fotodiodo; uma vez que o dispositivo de armazenamento de energia está adequadamente carregado, alimentar um primeiro sensor dentre a pluralidade de sensores via o dispositivo de armazenamento de energia; gerar um primeiro conjunto de dados de sensor da saída do primeiro sensor; e depois de receber o primeiro conjunto de pulsos ópticos do RDC, transmitir um segundo conjunto de pulsos ópticos contendo pelo menos uma parte do primeiro conjunto de dados de sensor para o concentrador de dados remoto via a fibra óptica, utilizando carga de capacitor acumulada a partir do primeiro conjunto de pulsos ópticos.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o segundo conjunto de pulsos ópticos contém apenas uma primeira parte do primeiro conjunto de dados de sensor, o método compreendendo ainda: receber um terceiro pulso óptico do concentrador de dados remoto depois de transmitir o segundo conjunto de pulsos ópticos, o terceiro pulso óptico compreendendo uma transmissão de energia não modulada; carregar o dispositivo de armazenamento de energia do terceiro pulso óptico via o fotodiodo; e após o terceiro pulso óptico, transmitir uma segunda parte do primeiro conjunto de dados para o concentrador de dados remoto via a fibra óptica, utilizando carga de capacitor acumulada do terceiro pulso óptico.

17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: receber sucessivos pulsos ópticos originados do RDC via a fibra óptica; sucessivamente carregar o dispositivo de armazenamento de energia a partir de cada um dos sucessivos pulsos ópticos originados do RDC; alimentar sucessivamente cada um da pluralidade de sensores usando carga de capacitor acumulada dos sucessivos pulsos ópticos originados do RDC; e transmitir um pulso óptico originado do OPTM em seguida a cada um dos pulsos ópticos originados do RDC, cada pulso originado do OPTM contendo pelo menos parte de um conjunto de dados de sensor de um correspondente da pluralidade de sensores, até que dados de cada um da pluralidade de sensores tenham sido transmitidos.

18. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores inclui um sensor de pressão.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores inclui ainda um sensor de temperatura, o método compreendendo ainda corrigir uma saída do sensor de pressão com base em uma saída do sensor de temperatura.

20. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o carregamento do dispositivo de armazenamento de energia a partir do primeiro pulso óptico compreende operar uma bomba de carga entre o fotodiodo e o dispositivo de armazenamento de energia durante o primeiro pulso óptico.