CN103063297A - 无线检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测设备（2），其旨在检测通过源（12）发射的信号的强度，在第一频率（f₀）通过脉宽调制对所述源（12）供电。该设备包括重激活电路（22），重激活电路（22）包括：用于检测在第二频率（f₁）调制的信号的装置（220），第二频率（f₁）不同于第一频率（f₀）；及用于当在第二频率（f₁）调制信号时触发检测设备（2）的重激活的装置（222）。

Description

无线检测设备

技术领域

本发明涉及一种无线检测设备。采用该检测设备例如用于检测在诸如例如具有发光二极管或具有荧光灯的可变光系统之类的可变电子照明系统中的光强度。

背景技术

一些具有发光二极管或具有荧光灯的可变照明系统包括光源和控制设备，该控制设备包括意图控制光源提供的光强度的调光器（dimmer）。该控制设备通过设置到调制频率的脉宽调制来对光源供电。

使用放置在光区域的无线亮度检测设备来产生到控制设备的关于实际的光强度级别的反馈信息。

一般地，由诸如钮扣电池或独立能量发生器（光伏、热电、压电等）的局部能源供电的无线检测设备不能限制它们的能量消耗，连续地测量并发送测量值。实际上，为了减少它们的能量消耗，它们采样并周期性地发送测量值。因此是检测设备来决定发送测量值的次数。但是，此工作模式不适合控制照明，当正在调整亮度级别时所述照明要求连续的测量。因此，必须要控制设备做好准备在必要时能够重激活亮度检测设备。

从文献US2004/206609中知晓一种亮度传感器。

为了异步地重激活检测设备，例如从参考文献US2008/272826中已知控制检测设备拾取的信号基频的修改。检测设备检测到它接收的信号频率的改变，并被重激活以测量并向控制设备发送测量值。实际上，在通过发光二极管照明的领域，仅仅修改发射的光信号的基频不会导致照明级别的改变。因此这个用于重激活检测设备的方法极佳地适合于照明领域，因为它对用户来说是透明的。

但是，此文档包含检测频率改变的供电部件。现在，当检测设备使用独立能量发生器时，它必须能够被异步地重激活而不消耗太多能量。

因此本发明的目的是提出一种在消耗极少能量的同时可以被异步重激活的无线检测设备。

发明内容

通过设计用来检测光源发射的信号强度的检测设备来实现此目的，其中通过在第一频率的脉宽调制来为所述光源供电，所述设备包括：

-独立能量发生器，提供充电电流，

-电能存储装置，由独立能量发生器提供的充电电流供电，

-传感器，设计用以生成测量值，

-用于该检测设备的重激活电路，所述重激活电路包括用于当在不同于第一频率的第二频率上调制信号时触发（tripping）检测设备的重激活的触发装置，

-重激活电路连接至独立能量发生器，并且触发装置接收是独立能量发生器生成的充电电流的函数的电压作为输入。

根据本发明，该设备还包括用于检测在第二频率调制的信号的装置，所述检测装置包括谐振电路。

而且，保证不会非必要地重激活检测设备是根本的。当该设备是无线的并由独立能量发生器供电时这点尤其正确。在这种情况下，它的能量消耗必须尽可能的低，而该设备的任何错误的重激活都是无意义的能量消耗。

出于这个目的，该设备包括用于消除错误的重激活的电路，由于信号强度中的单个变化和/或脉宽调制的占空因数的修改造成所述错误的重激活。

根据特定的特征，检测设备的用于消除错误的重激活的电路包括设计以检测充电电流的最大幅度的整流电路。

根据本发明，触发装置包括具有两个输入的比较器，每一输入具有施加其上的电势。

根据本发明，比较器的第一输入与整流电路连接以接收等于在谐振电路的端子测量的电压与在整流电路的端子测量的电压的和的电压，而比较器的第二输入与表示在电能储存装置的端子的电压的参考电压连接。

根据本发明，独立能量发生器包括光伏模块，并且传感器是例如亮度传感器。

本发明还涉及一种通信系统，该通信系统包括：

-提供有信号源的协调器，在第一频率通过脉宽调制调制所述信号，

-检测设备，经由通信网络连接至协调器，

-每一检测设备符合以上定义，所述源包括用于发射在第二频率调制的信号用于重激活所述设备并将它们同步的装置。

附图说明

通过参考用例子方式给出并用附图表示的实施例，将从下面的详细描述中显现其它特征和优点，在所述附图中：

-图1表示包括符合本发明的无线检测设备的可变照明系统。

-图2示出符合本发明的无线检测设备的详细图示。

具体实施方式

本发明涉及一种无线检测设备，采用来检测源发射的并用脉宽调制进行调制的信号的强度。使用所述信号以重激活该检测设备。

它可以是例如亮度检测设备或温度检测设备。优选地，所接收的信号和检测设备采用来生成测量值的信号相同。例如在将通过光源发射的光信号的频率修改来重激活的亮度检测设备中就是这种情况。另一方面，例如温度传感器将通过传感器固定在其上的支座的振动频率的修改来重激活。

显然，如下所述的本发明的原理可以应用于能够接收可以通过脉宽调制来调制其频率的信号的任何类型检测设备。

以下在描述中和在附图中，例如采用本发明的检测设备以检测具有发光二极管或具有荧光灯的可变照明系统中的光强度。附图中指示的参考一般以相同的方式应用到所考虑的检测设备。

参照图1，可变电子照明系统包括控制设备1，控制设备1包括照明控制器10，其设计来基于光强度定点和基于所测量的光强度值来产生对电功率源11的命令。电功率源11被布置成通过考虑接收到的命令而向光源12供电，光源12例如包括一个或多个发光二极管。通过例如在第一调制频率f₀或在第二调制频率f₁的脉宽调制，来对光源12供电。因此光源12发射在相同调制频率的脉冲光信号。

无线亮度检测设备2测量光强度，该无线亮度检测设备2能够在一定间隔处测量光强度并且通过无线链路向控制设备传送测量值。

亮度检测设备2包括诸如光伏、压电或电磁模块的、设计用来产生充电电流Icharge的独立能量发生器20。如图中所表示，该独立能量发生器20是设计以产生作为所接收的光信号的强度的函数的充电电流Icharge的光伏模块。该设备还包括用于存储使用独立能量发生器20恢复的电能的装置21，装置21包括例如一个或多个电容器或电池。

亮度检测设备还包括亮度传感器25和处理装置23，亮度传感器25包括对亮度敏感以便获得光强度并将它转换为表示所述光强度的电流的元件，设计处理装置23以生成要传送的光强度值。

根据本发明，亮度检测设备2包括重激活电路22，该重激活电路22使得亮度检测设备能够被控制设备1异步地重激活。重激活电路22包括：装置220，用于检测在不同于第一频率f₀的第二频率f₁上调制的光信号；以及触发装置222，使得当检测装置220检测到所发射的光信号的调制频率是在第二频率f₁上时可以异步地重激活该设备。重激活电路还包括用于消除错误的重激活的电路221，下面将解释电路221的目标。

最后该设备包括由处理装置23控制的无线发送器24，能够用无线消息向控制设备的无线接收器13发送所述测量的光强度值。

本发明的原理在于从独立能量发生器20产生的充电电流Icharge中检测调制频率的变化。因为独立能量发生器20总是受到光照以便能够对所述设备充电，所以可以容易地采用充电电流来控制所述设备的重激活电路22。

在图2中更具体地描述了亮度检测设备的示范实施例。

在图2中，独立能量发生器20包括光伏模块。在图2中，例如还采用光伏模块来执行上面定义的亮度传感器25的功能，并且它使得可以生成作为所接收的光信号强度的函数的充电电流Icharge。电能存储装置21包括例如连接至光伏模块的电池。

重激活电路22的检测装置220包括设计以检测光信号在第二频率上的调制的谐振电路。该谐振电路是例如LC类型（电感L1和电容器C2）的，调谐在第二频率f₁处谐振，并与电池21的充电电路串联。用于消除错误的重激活的电路221包括整流电路，该整流电路与谐振电路串联并意图对充电电流Icharge整流以便检测它的幅度。更具体地，该整流电路包括与充电电路串联的电阻器R6，和与电阻器R6并联并由二极管D1、电容器C4和电阻器R1组成的组合件。电阻器R1和电容器C4并联，并且它们形成的组合件与二极管D1串联。

触发装置222包括具有两输入的比较器，其第一输入连接至整流电路（在电阻器R1、电容器C4和二极管D1的连接的公共点），以便接收从谐振电路两端的电压V2和表示充电电流Icharge的幅度的电压得到的电压Vminus；而其第二输入经由电阻桥R3、R4连接至电池21的两端，以接收表示在电池两端的电压Vbat的电压。比较器还包括当施加到它的第一输入的电压改变为相对于施加到它的第二输入的电压的负值时被激活的输出。将如此产生的输出信号Sig施加到该设备的处理装置23以重激活亮度检测设备。

依靠上述整流电路，如此配备该设备以管理错误的重激活。当修改在充电电流Icharge的第二频率f₁的谐波的模数时，可能发生亮度检测设备的错误的重激活。这可以发生在下面两种情况下：

1)通过修改光强度，不改变频谱。如果相对于光源移动了检测设备，则这可能发生，

2)通过修改脉宽调制的占空因数。如果控制设备1发送命令以修改光信号的强度，则这可能发生。

为了使所述设备免疫于错误的重激活，整流电路校正施加到比较器的第一输入的电压Vminus。依靠整流电路，谐振电路两端的电压幅度中的增加自动伴有在整流电路两端的电压所表示的正DC分量的相称的提高。即使在上述两种情况之一中，电压Vminus也不会变成相对于参考电压Vplus的负值，因此将不会激活比较器的输出。为此，整流电路包括电阻器R6，根据第二频率设置其值。

因此施加到比较器的第一输入的电压Vminus是：

Vminus=V2+Icharge_peak*R6

因此本发明的亮度检测设备的工作原理如下：

最初，通过脉宽调制在第一频率f₀调制光信号。光伏模块用与瞬时光信号的强度成比例的充电电流Icharge对电池21充电。充电电流Icharge在峰值和等于零的值之间变化。电压Vminus保持相对于电压Vplus的正值，并且该设备保持等待。

当用在第二频率f₁通过脉宽调制来调制光信号时，由光伏模块产生的充电电流Icharge将在等于第二频率f₁的基频上振荡。然后调谐到第二频率f₁的谐振电路将开始谐振。通过振荡，在谐振电路两端的电压将周期性地变化成相对于在电池两端的电压Vbat的负值。如果足够的负峰值出现，则激活比较器的输出，产生信号Sig以致使所述设备和它的测量功能的重激活。

另一方面，如果保持在第一频率f₀的同时光信号的强度变化了（通过在控制设备上的动作或相对于光源的所述设备的移动），则通过经过整流电路的充电电流Icharge的电平修改了比较器的输出的触发门限。即使充电电流Icharge包括在第二频率f₁调制的谐波，这也不会导致重激活所述设备，因为此谐波将依然可忽略。因此仅仅在相对于它的峰值在第二频率f₁调制的谐波大量出现时，将激活比较器的输出。

因此本发明的无线亮度检测设备显示出特别低的电消耗，其限于比较器的消耗和限于电阻器R3与R4的消耗。因此在本发明的设备中实现的异步重激活功能仅对该设备的能量自主有较小的影响。

如果通过通信网络连接多个亮度检测设备，则上述重激活技术使得可以将所有的设备彼此同步。如此，每个设备可以知道在什么时间它可以在网络上发送信息，并因而不被迫继续永久地监听。用描述的所述技术同步的重激活可以增加反应性并缩短工作在诸如“无线-HART”或“信标使能的IEEE802.15.4”的“信标”模式下的无线网络的响应时间。在这类无线网络中，所有的设备（包括协调器）独立地工作。另一方面，为了在该网络上通信，所述设备必须知道在什么时间它们必须被重激活以发送。为此，有必要相对于协调器（或路由器）的重激活来同步它们。一旦接收到信标，就向所有的设备通知了协调器的活动时段的持续时间和在什么时间它们可以发送数据。它们还将收到协调器进入休眠模式的时刻和持续多长时间的指示。

Claims (7)

1.一种检测设备（2），用于检测通过源（12）发射的信号强度，所述源（12）在第一频率（f₀）通过脉宽调制供电，所述设备包括：

-独立能量发生器（20），提供充电电流（Icharge），

-电能存储装置（21），由独立能量发生器（20）提供的充电电流（Icharge）供电，

-传感器（25），被设计以产生测量值（12），

其特征在于该设备包括：

-用于该检测设备（2）的重激活电路（22），所述重激活电路（22）包括触发装置（222），用于当在不同于第一频率（f₀）的第二频率（f₁）调制信号时触发该检测设备（2）的重激活，所述重激活电路（22）连接至独立能量发生器（20），并且所述触发装置接收是独立能量发生器（20）所产生的充电电流（Icharge）的函数的电压作为输入，

-检测装置（220），用于检测在第二频率（f₁）调制的信号，所述检测装置包括谐振电路，

-用于消除错误的重激活的电路（221），由于信号强度中的单个变化和/或由于脉宽调制的占空因数的修改造成所述错误的重激活。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于用于消除检测设备的错误重激活的所述电路（221）包括整流电路，该整流电路被设计以检测充电电流（Icharge）的最大幅度。

3.根据权利要求2的设备，其特征在于触发装置（222）包括具有两个输入的比较器，每一输入具有施加其上的电势。

4.根据权利要求3的设备，其特征在于比较器的第一输入连接至整流电路以接收等于在谐振电路的两端测量的电压与在整流电路的两端测量的电压的和的电压，以及在于比较器的第二输入连接至表示电能存储装置（21）两端的电压的参考电压。

5.根据权利要求1至4中一项的设备，其特征在于独立能量发生器（20）包括光伏模块。

6.根据权利要求1至5中一项的设备，其特征在于传感器是亮度传感器。

7.一种通信系统，包括：

-提供有信号源的协调器，通过脉宽调制在第一频率（f₀）调制所述信号，

-检测设备，经由通信网络连接至协调器，

其特征在于：

-每一检测设备符合前面权利要求之一中所定义的内容，并在于所述源包括用于发射在第二频率（f₁）调制的信号以便重激活所述设备并将它们同步的装置。

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