CN102365527B - 用于管理远程信息传感器的操作的方法及相关联的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管理用于仪表(1)的信息传感器(10)的操作的方法，其特征在于该方法包括不同的步骤，所述步骤包括：将所述传感器(10)置(21)为深度待机模式，其中所述传感器(10)的电池(5)并不具体提供电力给用于解调来自所述仪表(1)的信号的模块(2)；将所述传感器(10)连接(22)到所述仪表(1)；使用所述传感器(10)的检测模块(3)检测(23)来自所述仪表(1)的信息信号(Sin)；从所述深度待机模式解除(24)所述传感器(10)以将其置为操作模式，在所述操作模式中所述电池(5)具体提供电力给所述解调模块(2)。

Description

用于管理远程信息传感器的操作的方法及相关联的传感器

技术领域

本发明的目的是一种用于管理意图与仪表一起使用的远程信息传感器的操作的方法，该仪表例如但并非仅是电仪表类型的仪表。本发明还涉及能够实施根据本发明的方法的远程信息传感器类型的设备。本发明的主要目标在于提出一种远程信息传感器以及所述传感器的使用管理，该管理使得所考虑的传感器的自足寿命(即无需电池更换的寿命)能够得到扩展。远程信息指代所考虑的仪表中可用的任何信息。

本发明的领域总体涉及意图测量诸如水、气体、热量或电力之类的元素的消耗的仪表。在介入(intervening)仪表是电仪表类型的仪表的情形中更具体地描述本发明，但是本发明的目标适用于所有的其他类型仪表，尤其是气体、水和/或热量仪表，尤其是在它们发布经调制信号的情形中。在该领域中，有必要经常地收集与所考虑的仪表相关的数据。该数据可以具体是仪表所关联的物理量的消耗读取值、和/或与仪表的合适操作相关的信息、和/或与仪表的安全有关的信息、或任何其他类型的信息。

最开始，由专业人员或必须发送所述信息给适当的管理公司的用户手动地收集与一个或多个仪表相关的信息。自动化读取因而被证明是明智的，并且因而提出了作为远程信息传感器而介入的电子模块。这样的传感器构建数据获取单元；其意图连接到所考虑的仪表，并且能够具体地从所述仪表提取信息、存储该信息、并且有利地例如借助其所包括的无线电模块来远程地、自动地或遵循提示发送该信息。

背景技术

一旦将传感器安装和连接到其意图的仪表，则该传感器意图在原位保持非常长的时间。典型地，在其被替换之前的预期持续时间在约为15年的数量级。出于这一目的，所考虑的传感器因此并入电池，该电池最经常的形式为3.6伏特电池。因此有必要优化电池构成的能源资源的消耗。当前，传感器的电池从所述传感器离开生产工厂时即被唤起(prompt)。实际上，该传感器一离开工厂，即由电池对传感器的一些电子模块供电，具体是用于解调收集自仪表的信息的模块。并且非常经常地，在从传感器离开生产工厂到所考虑的传感器的有效激活之间经过若干年。因此，在这些年期间，传感器不必要地消耗其能量资源，这很大程度上制约了该传感器从通过连接到其意图的仪表而被激活起计算的寿命。

发明内容

根据本发明的方法和传感器提出了一种对之前陈述的问题的解决方案。在本发明中，提出该解决方案，使得传感器电池从其离开生产工厂时不通过对所述传感器的一些电子模块不必要地供电而被使用，至少不被显著使用。出于这一目的，在本发明中提供了称为深度待机模式的特定待机模式的定义，所考虑的传感器从其离开生产工厂时便被置为深度待机模式。该深度待机模式被维持直到该传感器连接到仪表，并且直到该仪表向该传感器发送称为深度待机离开信号的合适的信号。有利地，在某些情形中，该传感器可以在连接到仪表之后再次被置为深度待机模式。

本发明因此主要涉及用于管理用于仪表的信息传感器的操作的方法，该仪表具体是电仪表类型，该方法特征在于该方法包括不同的步骤，所述步骤包括：

-将传感器置为深度待机模式，其中所述传感器的电池并不具体提供电力给用于解调来自所述仪表的信号的模块；

-将传感器连接到仪表；

-借助传感器检测模块检测来自该仪表的信息信号；

-将传感器从深度待机模式解除以将其置为活动模式，在该活动模式中电池具体提供电力给解调模块。

根据本发明的方法可以包括除了在之前段落中已提及的主要特征之外的下面附加特征中的一个或多个：

-将传感器从深度待机模式解除的步骤包括多种操作，所述操作包括：

-在检测模块内将信息信号变换为向传感器的微控制器发送的异步中断信号；

-具体通过激活微控制器的内部时钟来激活微控制器；

-从微控制器向开关器件发送控制信号，该控制信号导致在阻断模式和导通模式之间的转变，在阻断模式中开关器件并不允许电信号在电池和解调模块之间通过，在导通模式中开关器件允许电信号在电池和解调模块之间通过。

-该方法包括如下附加步骤：在没有控制信号的情形下，将传感器从活动模式切换到深度待机模式。

-该方法包括如下附加步骤：在将传感器从活动模式切换到深度待机模式的步骤之前，在存储器模块中存储由仪表发送给传感器的信息。

根据本发明的方法的不同的附加特征在它们并不互相排斥的情况下根据所有的组合可能性进行组合以获得本发明的实施方式的不同示例。

本发明还涉及能够介入根据前述权利要求中至少一个的方法的传感器，所述传感器具体包括：

-微控制器；

-电力供应电池；

-用于解调接收自仪表的信号的模块，该仪表具体是电仪表，该仪表连接到所述传感器，特征在于所述传感器包括：

-用于检测从仪表向传感器发送信息信号的检测模块；

-开关器件，用于只要检测模块未检测到信息信号即将电力供应与解调模块阻断，以及当检测模块检测到信息信号时确保解调模块的电力供应。

根据本发明的传感器可以包括除了在之前段落中已提及的主要特征之外的下面附加特征中的一个或多个：

-检测模块包括峰值检测器电路。

-峰值检测器电路是电压三倍器电路类型。

-检测模块包括值在1千欧姆和10千欧姆之间的输入电阻器，该值具体地是4.7千欧姆。

-检测模块包括用于当所述传感器接收到远程信息信号时生成异步中断信号的装置。

-开关器件，包括MOSFET类型的晶体管，该晶体管在发送控制信号期间导通，该控制信号由微控制器发送到所述晶体管的栅极上。

根据本发明的传感器的不同附加特征在它们并不互相排斥的情况下根据所有的组合可能性进行组合以获得本发明的实施方式的不同示例。

在阅读下面的描述和查阅附图之后，将更好地理解本发明及其各种应用。

附图说明

仅出于指示的目的并且不以任何方式限制本发明的对象的范围而展示附图。附图示出了：

-图1表示根据本发明的远程信息传感器的示意表示；

-图2表示流程图，该流程图示出了根据本发明的方法的实现方式的示例。

-图3表示电路的一个示例，该电路能够用于根据本发明的传感器中以检测能够将所述传感器从深度待机模式解除的信号；

-图4表示一个时序图，该时序图示出了图3的电路中的不同信号在根据本发明的方法的实现方式的一个示例期间的演变；

-图5表示一个电路，该电路能够用于根据本发明的传感器中以确保将所述传感器从深度待机模式解除之后的所述传感器的一些模块的电力供应。

具体实施方式

除非另有说明，否则在不同附图中出现的不同元件将保持相同的参考标记。

图1表示远程信息传感器10的一个示例。从仪表1(具体为电仪表)发布也称为信息的远程信息。

在所表示的示例中，传感器10包括下列元件：

-微控制器7；

-EEPROM类型的存储器模块9，其能够通过连接12与微控制器7交换信息；

-无线电模块8，其能够通过连接11与微控制器7交换信息；该无线电模块8使得接收自仪表1的信息能够通过无线电通路(airway)被发送给住宅网关，例如远程服务器；

-用于解调由仪表1发送的信息的模块2；解调模块2由连接18连接到微控制器7；连接18连接到微控制器7的UART(通用异步接收器发射器)端口；解调器2的功能是对由仪表发送的信息进行解调，从而将其转换成与微控制器7兼容的信号；

-开关器件6，其通过第一连接13连接到解调模块2；此外，开关器件通过连接14连接到微控制器7；

-电池5，例如3.6伏特电池；电池5一方面通过连接15连接到微控制器7的VCC端口，而另一方面通过连接16连接到开关器件6；

-温度传感器4，其通过连接16连接到微控制器7的I/O输入端口；

-用于检测由仪表1发送的信息到达的模块3，其通过连接17连接到微控制器7的管理中断的IT端口。

仪表1通过连接到检测模块3的第一连接19和连接到解调模块2的第二连接20连接到远程信息传感器10。

在图2中借助流程图示出根据本发明的方法的一个可能的实现方式的示例。

在该图中，第一步骤21包括例如从传感器离开生产工厂时便将传感器10置为称为深度待机模式的特定模式。深度待机模式是如之前所述电池5不向传感器10的各种元件供应电力的状态。有利地，此处仅有微控制器7经由连接15在其VCC供应端口的水平处被供电；这样的供电有利地用于例如管理很可能由微控制器7接收的异步中断信号。因此，不激活微控制器7的时钟，并且解调模块2并不消耗能量。

第二步骤22包括在用户位置安装传感器10。该安装涉及通过连接19和连接20将传感器10连接在仪表1上。

接着的步骤23是由传感器10(更精确而言是由检测模块3)检测由仪表1发送的远程信息信号的步骤。当这样的信号被检测到时，检测模块3通过连接17发送异步中断信号，在微控制器7的IT端口的水平处接收该异步中断信号。

检测设备3有利地是能量检测器；它例如可以使用接收自仪表的信号的能量以变为激活并且生成中断信号；任何其他类型的能量检测器可以被用于根据本发明的传感器中。

从微控制器7接收到异步中断信号，在接着的步骤24中，通过激活微控制器的内部时钟来激活微控制器7。控制信号Sc继而由微控制器7经由连接14发送以切换开关器件6并且将其导通，从而使得各种模块(特别是解调模块2)的电力供应有效。微控制器7的解调模块2和UART端口之间的交换继而可以发生。

在本发明的实现方式的具体模式中，提供接着的步骤25，其中传感器10返回到深度待机模式。之前，由传感器10接收的数据被存储在存储器模块9中。这样的步骤是有利的，并且完全不干扰从仪表1接收的信息的利用，所述信息被时不时地并且非连续地发送。通过从微控制器7发送新的控制信号到开关器件6，或通过控制信号Sc的中断，来断开所考虑的晶体管。

图3示出了检测模块3的实施方式的示例。结合图4描述图3，图4表示在检测模块中观察到的不同信号。

因此，图3示出了具体遵循下面约束的电路301：

-从800mV到5V峰值的动态范围(构成远程信息信号Sin的连接19的两条线之间的差分电压)；因此，大于800mV的任何输入信号必定通过被解释为来自仪表1的信息而导致从深度待机模式的解除，并且导致通过闭合开关器件6而最终激活电池5；反之，低于300mV的输入信号必定不导致从深度待机模式的解除；

-给定传感器10的输入，因为所述无论电路301的操作状态如何都不导致输入阻抗的不连续，所以所述电路301并不生成非线性。

远程信息信号Sin由仪表1发送。其也由解调模块2接收。远程信息信号Sin通过经过输入电阻器R1进入检测模块3，该输入电阻器具有高电阻值(例如4.7KΩ)使得由电路301中存在的二极管的导电而导致的非线性效应最小化，从而使得从解调模块3的输入的角度来看，无论状况如何阻抗都保持线性。如图4中所见，远程信息信号Sin是呈现在800mV的数量级的峰-峰幅度的正弦信号；根据执行的标准，由仪表1发送的远程信息信号是8位信号，每一位对应于如所表示的类型的Sin信号，即频率等于50Hz、持续时间为833毫秒的ASK调制的信号。

实践中，实际由检测模块2接收的信号是稍微衰减的信号，这是由于信号Sin向解调模块3的并行发送。

在经过电阻器R1之后，信号经过峰值检测器电路302。在所表示的示例中，峰值检测器电路属于电压三倍器类型。在所考虑的示例中，电压三倍器表示下列结构：

在检测模块3中流动的信号相继遇到：

-并联布置的一方面的第一电容器C1(例如值为1.2nF(纳法))和另一方面的第一二极管D1和第二二极管D2；第二电容器C2(例如其值为1.2nF)被布置在电路301的接地(mass)和连接点P1之间，连接点P1被布置在第一二极管D1和第二二极管D2之间；

-并联布置的第三电容器C3，例如其值为1nF。

三个二极管的定向使得在向电压三倍器输入的信号Se的第一正半波期间，阻断二极管D1并且将第一电容器C1充电到值Vc，该值Vc对应于信号Se的峰值电压；在输入信号的第一负半波期间，二极管D1导通，并且将第二电容器C2充电到值2Vc；在输入信号的第二正半波期间，二极管D2和D3导通，并且第三电容器被充电到值3Vc。

因此在从电压三倍器302的输出获得在图4中表示的连续的输出信号Ss，该信号Ss接近基本等于所述电压三倍器302的输入电压Se三倍的值。

与从电压三倍器302的输出并联布置第二电阻器R2(例如具有1000KΩ的值)；该电阻器被用于当不再向检测电路3的输入提供信号Sin时对电容器C3放电。

信号Se继而遇到第三电阻器R3(例如具有47KΩ的值)并且到达双极晶体管Q1的基极，电阻器R3的功能是减少流动电流的强度值。如图4所示，当来自电压三倍器302的输出信号的强度足够时(在所考虑的示例中这是在时间t1处产生的)，或者对于30Ss的近似为1伏特的峰-峰电压，晶体管Q1导通并且在晶体管Q1集电极的水平测量的电路301的输出电压Sout减少。集电极还连接到微控制器7的IT端口，而发射极连接到电路301的接地。远程信息信号Sin向检测电路3的发送因而导致在IT端口的水平检测到异步中断信号，从而导致高信号向低信号的转变。微控制器7继而进入活动模式，激活其时钟，并且产生由开关器件6接收的控制信号Sc。

因此，所提出的电路301的实现方式基于检测基于电压三倍器的远程信息信号Sin包络，这使得在考虑到小信号条件下输入信号动态范围的情况下能够检测到足够能量，从而使得双极晶体管导电。所提出的实现方式使得能够无论所观测的通常环境温度条件如何都获得低于800微秒的反应时间。

如图5所示，在MOSFET型P Q2晶体管的栅极上发送信号Sc，该晶体管的源连接到电池5并且该晶体管的漏极连接到解调模块2。因此，当微控制器7发送控制信号Sc时，晶体管可以从被阻断的状态进入导通状态，从而使得能够进行对解调模块2的电力供应；反之，信号Sc的消失阻断晶体管Q2并且使传感器返回深度待机模式。

Claims (11)

1.一种用于管理用于仪表(1)的信息传感器(10)的操作的方法，其特征在于，所述方法包括不同的步骤，所述步骤包括：

-将所述传感器(10)置(21)为深度待机模式，其中所述传感器(10)的电池(5)并不具体提供电力给用于解调来自所述仪表(1)的信号的模块(2)；

-将所述传感器(10)连接(22)到所述仪表(1)；

-借助传感器(10)检测模块(3)检测(23)来自所述仪表(1)的信息信号(Sin)；

-从所述深度待机模式解除(24)所述传感器(10)以将其置为活动模式，在所述活动模式中所述电池(5)具体提供电力给所述解调模块(2)。

2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，从深度待机模式解除所述传感器(10)的步骤包括不同的操作，所述操作包括：

-在所述检测模块内将所述信息信号(Sin)变换为为向所述传感器(10)的微控制器(7)发送的异步中断信号(Sout)；

-具体通过激活所述微控制器(7)的内部时钟来激活所述微控制器(7)；

-从所述微控制器(7)向开关器件(6)发送控制信号(Sc)，所述控制信号导致在阻断模式和导通模式之间的转变，在所述阻断模式中所述开关器件(6)并不允许电信号在所述电池(5)和所述解调模块(2)之间通过，在所述导通模式中所述开关器件(6)允许电信号在所述电池(5)和所述解调模块(2)之间通过。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下附加步骤：

在没有控制信号(Sc)的情形下，将所述传感器(10)从活动模式切换(25)到深度待机模式。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下附加步骤：

在将所述传感器从活动模式切换到深度待机模式的步骤之前，在存储器模块(12)中存储由所述仪表(1)发送给所述传感器(10)的信息。

5.一种传感器(10)，其能够介入根据前述权利要求中至少一个的方法中，所述传感器(10)具体包括：

-微控制器(7)；

-电力供应电池(5)；

-用于解调接收自所述仪表(1)的信号的模块(2)，所述仪表具体是电仪表，所述仪表连接到所述传感器；

其特征在于，所述传感器(10)包括：

-用于检测从所述仪表(1)向所述传感器(10)发送信息信号(Sin)的检测模块(3)；

-开关器件(6)，用于只要所述检测模块(3)未检测到信息信号(Sin)即将电力供应与解调模块(2)阻断，以及当所述检测模块(3)检测到信息信号(Sin)时确保所述解调模块(2)的电力供应。

6.根据前述权利要求所述的传感器(10)，其特征在于，所述检测模块(3)包括峰值检测器电路(302)。

7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述峰值检测器电路(302)是电压三倍器电路类型。

8.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的传感器(10)，其特征在于，所述检测模块(3)包括值在1千欧姆和10千欧姆之间的输入电阻器(R1)。

9.根据权利要求8所述的传感器(10)，其特征在于，所述输入电阻器(R1)的值是4.7千欧姆。

10.根据权利要求6或7所述的传感器(10)，其特征在于，所述检测模块(3)包括用于当所述传感器(10)接收到信息信号(Sin)时生成(Q1)异步中断信号(Sout)的装置。

11.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的传感器(10)，其特征在于，所述开关器件(6)包括MOSFET类型的晶体管(Q2)，所述晶体管(Q2)在发送控制信号(Sc)期间导通，所述控制信号(Sc)由所述微控制器(7)发送到所述晶体管(Q2)的栅极上。