CN101310313B - 通用rf无线传感器接口 - Google Patents
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Abstract
RF无线传感器接口(20)将多种传感器(12，13)中的一个或多个对接到RF无线网络(11)。接口(20)的电力变换器(30)将主电力(PPRM)转换为要被提供给传感器(12，13)的DC电源(PDC)。接口(20)的微控制器(60)响应于传感器(12，13)从电力变换器(30)接收到DC电源(PDC)，从传感器(12，13)接收传感器检测信息(SDI)。接口(20)的RF发射机/收发机(50)响应于微控制器(60)接收到传感器检测信息(SDI)，执行到RF无线网络(11)的传感器检测信息RF传输(SDIRF)和/或传感器控制信号RF传输(SCSRF)。电力变换器(30)、微控制器(60)和RF发射机/收发机(50)位于模块化外壳(80)内。
Description
本发明总体涉及多种传感器，所述传感器用于产生射频(“RF”)无线网络操作所必需的传感器检测信息。本发明尤其涉及多种传感器到RF无线网络的通用接口。
传感器(例如光传感器和占位传感器(occupancy sensors))在照明控制系统中得到广泛应用，以优化系统的光输出和能量消耗。一种在照明控制系统中实现传感器的传统方式是将传感器输出与控制电灯通断开关的继电器相关联。例如，如果占位传感器检测到房间内没有占有者，则其输出传感器控制信号以影响继电器切断电灯。
如果照明控制系统是RF无线照明控制系统，则传感器输出将会被作为RF信号发出。这样，传感器需要RF通信接口。给传感器添加RF通信接口的通常方式是为该个别的传感器类型设计专用的电路模块。该方法的缺点是，当多种传感器要与照明控制系统RF对接时，需要为每种个别的传感器类型设计不同的电路模块。
本发明通过提供新的且独特的RF无线传感器接口来克服该缺点，该接口用于将多种传感器对接到RF无线网络，而无需为每一种特定类型的传感器设计专用的RF传感器接口。在本发明的一种形式中，RF无线传感器接口采用电力变换器(power converter)、微控制器、RF发射机/收发机和模块化外壳。电力变换器输入主电力(primary power并将其转换为DC电力，并将DC电力提供给传感器。响应于传感器从电力变换器接收到DC电力，微控制器从传感器接收传感器检测信息。响应于微控制器接收到传感器检测信息，RF发射机/收发机执行到RF无线网络的传感器检测信息RF传输和/或传感器控制信号RF传输。电力变换器、微控制器和RF发射机/收发机位于模块化外壳内，以便于可操作地将多种传感器耦合到RF无线传感器接口。
通过下面结合附图阅读下面本发明各实施例的详细描述，本发明的前述形式和其它形式以及本发明的各种特征和优点将会变得更加明显。详细描述和附图只是对本发明进行示例性说明，而不是限制本发明，本发明的范围由所附权利要求及其等价形式来限定。
图1示出了根据本发明的RF无线传感器接口框图；
图2示出了根据本发明的图1中所示RF无线传感器接口的示例性实施例框图；
图3示出了根据本发明的图2中所示RF无线传感器接口的示例性网络对接。
如图1中所示本发明的RF无线传感器接口20在结构上被配置为将X个模拟传感器1 2和Y个数字传感器13形式的多种传感器对接到RF无线网络11，其中X≥0，Y≥0且X+Y≥1。可替换地或同时地，接口20可以在结构上被配置为将X个模拟传感器12、Y个数字传感器13和RF无线网络11对接到Z个接口控制的设备14，其中Z≥1。
为了本发明的目的，术语“模拟传感器”在这里被广泛定义为输出模拟形式的传感器检测信息的任意传感器。
术语“数字传感器”在这里被广泛定义为输出数字形式的传感器检测信息的任意传感器。
术语“传感器检测信息”在这里被广泛定义为与传感器的物理刺激(例如，移动、光和热)检测相关的任意类型的数据。
术语“RF无线网络”在这里被广泛定义为实现基于RF的通信网络协议的任意网络。
术语“接口控制的设备”在这里被广泛定义为，当受到RF无线传感器接口20基于传感器检测信息和/或接口控制信息的控制时，可操作地在多个操作状态(例如，一个或更多激活状态和去激活状态)之间切换的任意设备。
还有，术语“接口控制信息”在这里被广泛定义为用于控制接口控制的设备的操作状态的任意类型的数据。
在操作中，RF无线传感器接口20将来自任意类型(AC或DC)类型的主电源10的主电力PPRM转换为DC电力PDC，DC电力PDC被提供给可操作地通过硬布线耦合到接口20的每个模拟传感器12和可操作地通过硬布线耦合到接口20的每个数字传感器13。作为对其的响应，每个模拟传感器12将其模拟形式的传感器检测信息SDIA提供给接口20，而每个数字传感器13将其数字形式的传感器检测信息SDID提供给接口20。模拟传感器12的例子是日光模拟传感器，所述传感器在结构上被配置为输出范围在0伏特(即最高可检测光能级的感测)到10伏特(即最低可检测光能级的感测)之间的日光指示器形式的传感器检测信息。数字传感器13的例子是占位数字传感器(例如，超声波、红外线和/或声学的)，其在结构上被配置为输出其占位指示器形式的传感器检测信息，对于被占位的情况占位指示器等于逻辑高电平“1”，对于空位的情况占位指示器等于逻辑低电平“0”。
一旦从其中一个传感器接收到传感器检测信息，RF无线传感器接口20根据RF传输模式或中继(relay)模式处理传感器检测信息。在RF传输模式中，RF无线传感器接口20根据RF无线网络11的RF通信网络协议处理传感器检测信息，由此执行传感器检测信息到RF无线网络11的传感器检测信息RF传输SDIRF，从而网络11利用传感器检测信息来控制RF无线网络11的操作。可替换地或同时地，RF无线传感器接口20根据网络应用进一步处理传感器检测信息，由此执行到RF无线网络11的传感器控制信号RF传输SCSRF，从而RF无线网络11响应于传感器控制信号，基于该传感器检测信息，控制RF无线网络11的一个或更多网络设备的操作状态。
在中继模式下，RF无线传感器接口20根据中继应用进一步处理传感器检测信息，由此执行到一个或更多接口控制的设备14的接口控制信号中继ICSRL，从而该接口控制的设备14响应于接口控制信号，基于传感器检测信息而在操作状态之间切换。
一旦从RF无线网络11接收到设备控制信息RF传输DCIRF，RF无线接口20根据中继应用处理设备控制信息，由此执行到一个或更多接口控制的设备14的接口控制信号中继ICSRL，从而该接口控制的设备14响应于接口控制信号，基于RF无线传感器接口20从RF无线网络11接收到的设备控制信息而在操作状态之间切换。
在一个实施例中，RF无线接口20根据中继应用处理传感器检测信息和设备控制信息，由此执行到一个或更多接口控制的设备14的接口控制信号中继ICSRL，从而接口控制的设备14响应于接口控制信号，基于传感器检测信息和设备控制信息而在操作状态之间切换。
图2示出了接口20(图1)的示例性实施例21，所述接口用于将一个光传感器形式的模拟传感器12(图1)和一个占位传感器形式的数字传感器13(图1)对接到RF无线照明控制网络形式的RF无线网络11(图1)和一个画灯(a lamp of painting)形式的接口控制的设备14(图1)。如图所示，电力变换器30有三条(3)电力线31(例如线、中性线和地线)，用于从AC电源接收AC电力(例如电力网AC电力)，由此将AC电力转换为DC电力。
电力变换器30进一步具有一对输出电力线32(例如+24伏特和24伏特回线(return))，用于将DC电力提供给占位传感器，后者响应于此将数字形式的传感器检测信息通过传感器隔离耦合器(isolationcoupler)80提供给微控制器60，所述传感器隔离耦合器80具有耦合到占位传感器的传感器控制输入线81和耦合到微控制器60的传感器控制输出线82。
电力变换器30进一步具有一对输出电力线33，用于将DC电力通过传感器隔离耦合器70提供给光传感器，所述传感器隔离耦合器70具有一对耦合到光传感器的传感器控制线71(例如正控制和负控制)，光传感器响应于此将模拟形式的传感器检测信息通过耦合到模数转换器(“ADC”)63的一对传感器输出线72而提供给微控制器60的ADC63。
电力变换器30还为RF无线传感器接口21的其它组件供电，本领域技术人员将会意识到这一点。
微控制器60采用应用管理器62，所述应用管理器62在结构上被配置为按照需要根据网络应用和中继应用处理来自光传感器的传感器检测信息，并且处理从RF无线网络11接收的设备控制信息。微控制器60进一步采用网络堆栈(stack)61，所述网络堆栈61在结构上被配置为，根据与RF无线网络11相关联的RF通信网络协议，处理要被发送到网络11的传感器检测信息的任何部分和任何生成的传感器控制信号，并根据与RF无线网络11相关联的RF通信网络协议，处理从RF无线网络11接收的设备控制信息的任何部分。
根据微控制器60响应于从占位传感器接收传感器检测信息而进行的控制，RF发射机/收发机50(即发射机或收发机)执行传感器检测信息通过天线40到RF无线网络11的传感器检测信息RF传输SDIRF(图1)。
根据微控制器60响应于从光传感器接收传感器检测信息而进行的控制，RF发射机/收发机50进一步执行传感器控制信号通过天线40到无线网络11的传感器控制信号RF传输SCSRF(图1)。
RF发射机/收发机50进一步执行设备控制信息通过天线40从RF无线网络11的设备控制信号RF接收DCIRF(图1)。
微控制器60能够响应于从其中一个传感器接收传感器检测信息和/或从RF无线网络11接收设备控制信息，执行通过一对中继线64到接口控制的设备14的接口控制信号中继ICSRL(图1)。
电力变换器30、RF发射机/收发机50、微控制器60、耦合器70和耦合器80位于模块化外壳90内，以便于可操作地将占位传感器和光传感器耦合到RF无线传感器接口21。
为了便于进一步理解本发明，图3示出了在房间每一侧采用照明控制的办公空间，其中每个照明控制采用日光模拟传感器100和占位数字传感器110，所述日光模拟传感器100和占位数字传感器110通过RF无线传感器接口21而被对接到包括控制四个(4)电灯设备150的镇流器(ballast)140的RF无线网络。
在操作中，如之前讲过的，每个日光模拟传感器100由其相关联的RF无线传感器接口21供电，由此感测传播经过相关联窗口120的日光量，并将日光指示器形式的传感器检测信息提供到其相关联的RF无线传感器接口21。进而，RF无线传感器接口21执行日光指示器通过天线40(图2)到其相关联镇流器140的传感器检测信息RF传输SDIRF，由此镇流器150能够基于日光指示器控制电灯设备150的变暗等级。
相似地，如之前讲过的，每个占位数字传感器110由其相关联的RF无线传感器接口21供电，由此感测办公室的与进入和离开办公室门130的人们相关的占位水平，并将占位指示器形式的传感器检测信息提供给其相关联的RF无线传感器接口21。进而，RF无线传感器接口21生成作为网络应用的功能的传感器控制信号，并执行传感器控制信号通过天线40到其相关联镇流器140的传感器控制信号RF传输SCSRF，由此镇流器140和电灯设备150基于传感器控制信号而被激活或被去激活。例如，如果占位指示器表示办公室被占用，则传感器控制信号将会激活镇流器140和电灯设备150。否则，如果占位指示器表示办公室未被占用，则传感器控制信号将会去激活镇流器140和电灯设备150。
还是通过例子，尽管为了清楚的目的没有在图3中示出，但是其中一个RF无线传感器接口21还可以通过中继线64(图2)而被连线到接口控制的设备，比如孤立的(stand-alone)电灯，这样，如果日光指示器表示检测是夜间，并且占位指示器表示办公室被占用，则电灯被打开；如果日光指示器表示检测是白天和/或占位指示器表示办公室未被占用，则电灯被关闭。
参照图1-3，本领域技术人员将会意识到本发明的大量优点，这些优点包括但不限于为多种传感器(特别是现用的传感器)提供同时使用与RF无线网络RF无线通信的能力。
尽管这里所公开的本发明实施例现在被认为是优选的，然而可以在不脱离本发明精神和范围的情况下作出各种变化和修改。本发明的范围被指示在所附权利要求中，并且在等效含义和范围内的所有改变都试图被包括在其中。
Claims (20)
1.一种RF无线传感器接口(20)，用于将多种传感器(12，13)对接到RF无线网络(11)，该RF无线传感器接口(20)包括：
电力变换器(30)，可操作用来将主电力转换为DC电力，并将DC电力提供给多种传感器(12，13)其中的至少一个；
微控制器(60)，可操作用来响应于多种传感器(12，13)的其中至少一个从电力变换器(30)接收到DC电力，从多种传感器(12，13)的其中至少一个接收传感器检测信息；
RF发射机/收发机(50)，可操作用来响应于微控制器(60)接收到传感器检测信息，执行到RF无线网络(11)的传感器检测信息RF传输和传感器控制信号RF传输的其中至少一个；和
模块化外壳(80)，其中电力变换器(30)、微控制器(60)和RF发射机/收发机(50)位于模块化外壳(80)内，以便于可操作地将多种传感器(12，13)耦合到RF无线传感器接口(20)。
2.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中微控制器(60)进一步可操作用来响应于微控制器(60)接收到传感器检测信息，执行到接口控制的设备(14)的接口控制信号中继。
3.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中微控制器(60)进一步可操作用来响应于RF发射机/收发机(50)从RF无线网络(11)接收到设备控制信息RF传输，执行到接口控制的设备(14)的接口控制信号中继。
4.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中微控制器(60)包括网络堆栈(61)，所述网络堆栈(61)可操作用来便于由微控制器(60)对由RF发射机/收发机(50)根据与RF无线网络(11)相关联的RF通信协议进行的到RF无线网络(11)的传感器检测信息RF传输和传感器控制信号RF传输的其中至少一个进行控制。
5.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中微控制器(60)包括应用管理器(62)，所述应用管理器(62)可操作用来生成作为RF无线网络(11)网络应用的功能的传感器控制信号和作为接口控制的设备(11)的中继应用的功能的接口控制信号的其中至少一个。
6.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中主电力是电力网AC电力。
7.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中RF无线网络(11)是无线照明控制网络(90)。
8.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中RF无线网络(11)是无线大楼自动化网络。
9.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中多种传感器(12，13)包括日光模拟传感器(100)。
10.根据权利要求1的RF无线传感器接口(20)，其中多种传感器(12，13)包括占位数字传感器(110)。
11.一种RF无线感测系统，包括：
多种传感器(12，13)的其中至少一个；和
RF无线传感器接口(20)，包括：
电力变换器(30)，可操作用来将主电力转换为DC电力，并将DC电力提供给多种传感器(12，13)的其中至少一个；
微控制器(60)，可操作用来响应于多种传感器(12，13)的所述其中至少一个从电力变换器(30)接收到DC电力，从多种传感器(12，13)的所述其中至少一个接收传感器检测信息；
RF发射机/收发机(50)，可操作用来响应于微控制器(60)接收到传感器检测信息，执行到RF无线网络(11)的传感器检测信息RF传输和传感器控制信号RF传输的其中至少一个；和
模块化外壳(80)，其中电力变换器(30)、微控制器(60)和RF发射机/收发机(50)位于模块化外壳(80)内，以便于可操作地将多种传感器(12，13)耦合到RF无线传感器接口(20)。
12.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中微控制器(60)进一步可操作用来响应于微控制器(60)接收到传感器检测信息，执行到接口控制的设备(14)的接口控制信号中继。
13.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中微控制器(60)进一步可操作用来响应于RF发射机/收发机(50)从RF无线网络(11)接收到设备控制信息RF传输，执行到接口控制的设备(14)的接口控制信号中继。
14.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中微控制器(60)包括网络堆栈(61)，所述网络堆栈(61)可操作用来便于由微控制器(60)对由RF发射机/收发机(50)根据与RF无线网络(11)相关联的RF通信协议进行的到RF无线网络(11)的传感器检测信息RF传输和传感器控制信号RF传输的其中至少一个进行控制。
15.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中微控制器(60)包括应用管理器(62)，所述应用管理器(62)可操作用来生成作为RF无线网络(11)网络应用的功能的传感器控制信号和作为接口控制的设备(11)中继应用的功能的接口控制信号的其中至少一个。
16.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中主电力是电力网AC电力。
17.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中RF无线网络(11)是无线照明控制网络(90)。
18.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中RF无线网络(11)是无线大楼自动化网络。
19.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中多种传感器(12，13)包括日光模拟传感器(100)。
20.根据权利要求11的RF无线感测系统，其中多种传感器(12，13)包括占位数字传感器(110)。
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