CN102054345B - 信号收发装置及双向信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明是为一种信号收发装置及双向信号传输系统，信号传输控制的方式，是利用双向信号传输系统中的控制装置做为系统的控制与显示，由控制装置发出传送信号至信号收发装置并接收信号收发装置传送来的传感器信号以进行显示。本发明传输的方法是运用电容器本身所具有的交流信号传输特性，透过导电壳体所具有的导电特性，将其运用为传输线，使得导电壳体与耦合电容形成电容耦合体，进而达到以导电壳体进行信号传输的目的。

Description

信号收发装置及双向信号传输系统

技术领域

本发明涉及一种信号收发装置及双向信号传输系统的方法，特别是关于一种运用导电壳体传送彼此的控制信号。

背景技术

现今在不同的信号收发装置、控制装置之间信号的传输，很广泛的用在不同的产品上。以运动器材中的健身脚踏车为例：健身脚踏车上有面板控制电动机转速与显示转速的状态，而其传统健身脚踏车的控制系统，是为采用有线的传输来进行警示信号的控制。这种技术，以广为自行车、汽机车等的交通工具所采用，但由于安装的费时以及还必需费额外的线材钱，且所连接的控制线材多，易造成维修的困难。

另外一种设计为采用无线信号传输的方式，让运动器材可不用线材即达到信号传输的目的。不过，无线传输的方式容易受到环境中的噪声影响，因此，仍有其运用上的限制。

于是，如何能思考一种暨可省却线材的消耗，又可免去无线传输的干扰问题的传输技术，成为一个重要的研究方向。

发明内容

鉴于以上公知技术的问题，本发明提供一种运用导电壳体来进行不同的信号收发装置、控制面板之间信号的传输，可达到以健身脚踏车导电壳体即可进行信号传输的目的。

本发明提供的目的，为一种双向信号传输系统，是连接一导电壳体并运用该导电壳体进行信号传输，包含：控制装置、至少一个以上信号收发装置。其中，控制装置包含：控制面板、第一传送器、第一接收器与第一电容耦合单元。控制面板用以产生第一编码数据并处理第一解调变数据以进行显示。第一传送器连接控制面板，用以接收第一编码数据并运用第一载波频率对第一编码数据进行调变以产生第一调变信号。第一接收器连接控制面板，用以解调变第二调变信号，以产生第一解调变数据。第一电容耦合单元耦接导电壳体、第一传送器与第一接收器，用以加载第一调变信号至导电壳体并接收第二调变信号。其中，每个信号收发装置包含：第二电容耦合单元、第二接收器、第二传送器、传送控制模块与接收控制模块。第二电容耦合单元耦接导电壳体，用以撷取载于导电壳体的第一调变信号与加载第二调变信号。第二接收器耦接第二电容耦合单元，用以解调变第一调变信号为第二解调变数据。接收控制模块连接第二接收器，用以解碼第二解调变数据并产生第一控制信号。传送控制模块用以接收第一输入信号并处理第一输入信号为第二编码数据。第二传送器连接传送控制模块与第二电容耦合单元，用以调变第二编码数据为第二调变信号并加载第二电容耦合单元。

本发明另一目的，提供一种信号收发装置，其包含有传送控制模块、传送器、电容耦合单元、信号接收模块、接收器等。其中，传送控制模块用以接收第一输入信号，并处理第一输入信号为第二编码数据。第二传送器连接传送控制模块，用以调变第二编码数据为第二调变信号。第二电容耦合单元耦接导电壳体与第二传送器，用以加载第二调变信号至导电壳体并撷取载于导电壳体的第一调变信号。第二接收器耦接第二电容耦合单元，用以解调变第一调变信号为第二解调变数据。接收控制模块连接第二接收器，用以解碼第二解调变数据为第一控制信号。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为双向信号传输系统的功能方块图；

图2为控制面板的实施例；

图3为接收控制模块的实施例；及

图4为传送控制模块的实施例。

符号说明

100    双向信号传输系统    101    控制面板

104    第一传送器          105    第一接收器

106    第一耦合电容        107    第二耦合电容

108    第二传送器          109    传送控制模块

111    第二接收器      112    接收控制模块

151    显示单元        152    微控制器

153    编译码器        154    输入单元

155    驱动电路        156    微控制器

157    译码器          158    转换器

159    微控制器        160    编码器

171    电动机          172    传感器

200    控制装置        210    信号收发装置

具体实施方式

本发明的作法即在于采用壳体的导电成分来作为传输线，以达到降低传输线运用的目的。其中，壳体的导电成分，可能有多种样态，例如，具有导电性的金属，或者，具有导电性的碳纤维，或者，其它具有导电性的物质所制作的壳体等等。只要具有导电性，即可为本发明所运用。

本发明信号调变的方法，可采用振幅调变(AM)、频率调变(FM)、相位调变(PM)等模拟调变技术，或者，采用数字调变技术如OOK、FSK、ASK、PSK、QAMMSK、CPM、PPM、TCM、OFDM等的现有技术，或者，采用展频技术FHSS、DSSS等等，当然，未来的新调变技术，亦可延伸运用至本发明。运用较高级的调变技术会让成本增加，端视设计者对于市场的需求而定，较佳者为以最适当的成本来达到所需的信号传输即可。

本发明信号多任务方式，可采用时间多任务与分频多任务。而时间多任务具体的实施例，于图1的实施例中，本发明可采用半双工(时间多任务)或全双工(分频多任务)的方式。半双工的作法，是采取单一频率者，在信号传输的过程，由主控收发装置发出控制信号。主控收发装置通过时间多任务的方式，在不同信号要传送时，由信号收发装置发出要传送的信号给不同的装置。例如，由单一主控收发装置发射端利用时间差的方式，可搭配多个接收端、发射端与收发端。而全双工的方式，是采用频率多任务的方式，由频谱上得知，相同传输在线可通过不同的频率载送不同的信号数据，例如，两组传送器与接收器可采用两组工作频率，三组传送器与接收器则可采用三组工作频率，依此类推。利用导电壳体来进行数据传输时，需解决信号干扰的问题。此时，可利用编译码系统来进行错误更正的方式，可应用于时间多任务与分频多任务上。

请先参考图1，其为本发明的双向信号传输系统100，其由控制装置200与信号收发装置210所构成，并运用导电壳体150作为信号传输的媒介。双向信号传输系统100是通过控制装置200作为提供使用者信息与操作的接口，让使用者操作控制装置200当中的控制面板再经由导电壳体150的传输后控制信号收发装置210而让电动机171进行各种动作，例如，增加/降低磁阻或者增加/降低转速，此外，可将传感器172所抓取的信号，经由导电壳体150的传输后，由控制装置200显示传感器172的信息。传感器172可以是：磁感应器、马达电流电压、压力传感器、温湿度传感器、光电传感器、气体传感器、流量传感器、加速度计(G sensor)、超声波传感器、液位传感器、浸水传感器、照度传感器、差压变送器、风速器、转速器...等，用以测定各种物理量，例如：当传感器172为转速器时，可用以测定电动机转速。亦即，将本发明的系统运用于健身脚踏车或者跑步机、踏步机等时，即可将车轮的转速器，甚至其它的传感器的数据显示至控制装置200，与控制电动机171等装置的控制整合在同一系统。

控制装置200是包含：控制面板101、第一传送器104、第一接收器105与第一耦合电容单元106。其中，各组件的连接关系与功能说明如下：控制面板101用以产生第一编码数据并处理第一解调变数据以进行显示。第一传送器104连接控制面板101，用以接收第一编码数据，并运用第一载波频率对第一编码数据进行调变以产生第一调变信号。第一接收器105连接控制面板101，用以解调变第二调变信号，以产生第一解调变数据，其中，第二调变信号是载于导电壳体150。第一电容耦合单元106，耦接导电壳体150、第一传送器104与第一接收器105，用以加载第一调变信号至导电壳体150并接收第二调变信号。

每个信号收发装置210包含：第二电容耦合单元107、第二接收器111、接收控制模块112、第二传送器108与传送控制模块109。其中，各组件的连接关系与功能说明如下：第二电容耦合单元107耦接导电壳体150，撷取载于导电壳体150的第一调变信号并加载由第二传送器108所传送的第二调变信号。第二接收器111耦接于第二电容耦合单元107，解调变第一调变信号为第二解调变数据。接收控制模块111连接第二接收器111与电动机171，用以解碼第二解调变数据并产生第一控制信号。传送控制模块109连接传感器172与第二传送器108，用以接收传感器172所产生的第一输入信号，并处理第一输入信号为第二编码数据，并传送至第二传送器108。第二传送器108则与第二电容耦合单元107耦接，用以调变第二编码数据为第二调变信号，并通过第二电容耦合单元107加载至导电壳体150。

接着，请参考图2，其说明控制面板101的细部功能方块。其中，各控制面板包含：显示单元151、输入单元154与微控制器152。其中，各组件的连接关系与功能说明如下：输入单元154产生第二输入信号；编译码器153连接于第一传送器104与第一接收器105，用以接收并解碼第一解调变数据为第一译码数据并产生该第一编码数据。微控制器152连接显示单元151、输入单元154、编译码器153，用以将第二输入信号转换为第一控制数据并传送至编译码器153以产生第一编码数据，并接收编译码器153所传来的第一控制资料以产生第二控制数据而控制显示单元151的显示。其中，编译码器153可整合至微控制器152中。

其中，显示单元151可采用液晶显示板或LED显示面板。微控制152为低功率微控制器。

接着，请参考图3，其说明接收控制模块112的细部功能方块。其中，接收控制模块包含：译码器157、驱动器155与微控制器156。其中，各组件的连接关系与功能说明如下：译码器157连接第二接收器111，用以接收第二解调变数据并译码为第二译码数据。微控制器156连接译码器157，用以接收第二译码数据并转换为第三控制数据。驱动器155连接微控制器156与电动机171，依据控制数据产生第一控制信号以控制电动机171。其中，译码器157可整合至微控制器156中；驱动器155亦可整合至微控制器156中。

其中微控制器156为一低功率控制器，且驱动器155为功率驱动器，而电动机171设备连接接收控制模块112，依据第一控制信号控制电动机171转速或者电动机171的磁阻。

接着，请参考图4，其说明传送控制模块109的细部功能方块。其中，传送控制模块109包含：转换器158、微控制器159与编码器160。其中，各组件的连接关系与功能说明如下：转换器158接收第一输入信号并转换为一数字输入信号；微控制器159连接转换器158与编码器160，用以处理计算数字输入信号为第四控制数据；编码器160连接于微控制器159与第二传送器108，用以接收第四控制数据并编码为第二编码数据。其中；编码器160可整合至微控制器159中；转换器158亦可整合至微控制器159中。

其中，转换器158是为模拟数字转换器，用以转入传感器信号转换成数字数据。传感器172可以是以下传感器的任意组合：磁感应器、马达电流电压、压力传感器、温湿度传感器、光电传感器、气体传感器、流量传感器、加速度计(G sensor)、超声波传感器、液位传感器、浸水传感器、照度传感器、差压变送器、风速器、转速器...等，用以测定各种物理量，例如：当传感器172是转速器，用以测定电动机171的转速。

此外，第一电容耦合单元106、第二电容耦合单元107、是采用一电极片并涂上一层绝缘层而形成。

而前述的第一编码数据、第二编码数据可包含一侦错码，用来让信号传输过程具有错误容忍度。更甚者，更可包含一身份编码，用以让控制装置200可同时控制多组信号收发装置210。

此外，图1的实施例，是以一个控制装置200控制一组信号收发装置210。其它的实施例，例如控制两组、三组的信号收发装置210，亦为可行者。例如，控制两组信号收发装置210，可采取前述的身份码的方式，来提供给不同的信号收发装置210控制指令，让其分辨正确的控制指令。

虽然本发明的较佳实施例揭露如上所述，然其并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当根据权利要求所界定的内容为准。

Claims (11)

1.一种双向信号传输系统，其特征在于，连接一导电壳体，并运用该导电壳体进行信号传输，该双向信号传输系统包含：

一控制装置，包含：

一控制面板，用以产生一第一编码数据并处理一第一解调变数据以进行显示；

一第一传送器，连接该控制面板，用以接收该第一编码数据，并运用一第一载波频率对该第一编码数据进行调变以产生一第一调变信号；

一第一接收器，连接该控制面板，用以解调变一第二调变信号，以产生该第一解调变数据；及

一第一电容耦合单元，耦接该导电壳体、该第一传送器与该第一接收器，用以加载该第一调变信号至该导电壳体并接收该第二调变信号；及

至少一个信号收发装置，每个该信号收发装置包含：

一第二电容耦合单元，耦接该导电壳体，用以撷取载于该导电壳体的该第一调变信号与加载该第二调变信号；

一第二接收器，耦接该第二电容耦合单元，用以解调变该第一调变信号为一第二解调变数据；

一接收控制模块，连接该第二接收器，用以解码该第二解调变数据并产生一第一控制信号；

一传送控制模块，用以接收一第一输入信号，并处理该第一输入信号为一第二编码数据；及

一第二传送器，连接该传送控制模块与该第二电容耦合单元，用以调变该第二编码数据为该第二调变信号加载至该第二电容耦合单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该控制面板包含：

一显示单元，用以显示一画面；

一输入单元，用以产生一第二输入数据；及

一微控制器，连接该显示单元、该输入单元、该第一传送器与该第一接收器，用以接收该第一接收器所传入的该第一解调变数据并于译码后产生一第二控制数据以控制该显示单元的该画面显示，并编码该第二输入数据以产生该第一编码数据以传送至该第一传送器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该接收控制模块包含：

一微控制器，连接该第二接收器，用以接收该第二解调变数据并转换为一第三控制数据；及

一驱动器，连接该微控制器，依据该第三控制数据产生该第一控制信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该传送控制模块包含：

一转换器，用以接收该第一输入信号并转换为一数字输入信号；及

一微控制器，连接该转换器与该第二传送器，用以处理计算该数字输入信号为该第二编码数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包含一电动机，连接该接收控制模块，依据该第一控制信号而动作。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包含一传感器，连接该传送控制模块，用以产生该第一输入信号，其中该传感器是选自以下传感器的组合：磁感应器、压力传感器、温湿度传感器、光电传感器、气体传感器、流量传感器、加速度计、超声波传感器、液位传感器、浸水传感器、照度传感器、差压变送器、风速器、转速器。

7.一种信号收发装置，连接一导电壳体，并运用该导电壳体进行信号收发，其特征在于，该信号收发装置包含：

一传送控制模块，用以接收一第一输入信号，并处理该第一输入信号为一第二编码数据；

一第二传送器，连接该传送控制模块，用以调变该第二编码数据为一第二调变信号；

一第二电容耦合单元，耦接该导电壳体与该第二传送器，用以载入该第二调变信号至该导电壳体并撷取载于该导电壳体的一第一调变信号；

一第二接收器，耦接该第二电容耦合单元，用以解调变该第一调变信号为一第二解调变数据；及

一接收控制模块，连接该第二接收器，用以解码该第二解调变数据为一第一控制信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包含一电动机，连接该接收控制模块，依据该第一控制信号而动作。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该接收控制模块包含：

一微控制器，连接该第二接收器，用以接收该第二解调变数据并转换为一第三控制数据；及

一驱动器，连接该微控制器，依据该第三控制数据产生该第一控制信号。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包含一传感器，连接该传送控制模块，用以产生该输入信号，其中该传感器是选自以下传感器的组合：磁感应器、压力传感器、温湿度传感器、光电传感器、气体传感器、流量传感器、加速度计、超声波传感器、液位传感器、浸水传感器、照度传感器、差压变送器、风速器、转速器。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该传送控制模块包含：

一转换器，用以接收该第一输入信号并转换为一数字输入信号；及

一微控制器，连接该转换器与该第二传送器，用以处理计算该数字输入信号为该第二编码数据。

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