CN108475458B - 具有移动检测的窗感测设备 - Google Patents

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Abstract

一种具有移动检测的窗感测设备，使得对窗感测布置的使用能够甚至在打开的窗扇移动时提供指示，同时武装警报系统。窗感测设备包括加速度计，其被配置为感测窗扇在给定方向上的移动；磁性传感器，其被配置为在窗扇处于关闭位置时感测磁铁的存在。电子控制器在磁性传感器感测到磁铁时输出正常状态无线信号，并且在磁性传感器未感测到磁铁的存在时输出警报状态无线信号。当电子控制器正在输出警报状态无线信号且加速度计感测到窗扇的移动时，电子控制器输出窗扇在给定方向上移动的指示。

Description

具有移动检测的窗感测设备
相关申请
本申请要求来自于2015年12月31日提交的美国临时申请62/274,007的优先权，该美国临时申请的全部的内容通过引用并入本文。
背景技术
本发明涉及具有移动检测的窗感测设备。
图1示出了已知的磁性感测窗布置10，其包括窗框12和处于部分打开位置的下部滑动窗或下部窗扇14。提供了原地固定的或者在一些情况下也垂直可移动的上部窗或上部窗扇16。上部磁铁20和下部磁铁22被垂直地间隔开安装到下部滑动窗14的边缘部分上。磁性传感器24被从下部滑动窗14的下角向上地并且靠近磁铁20、22安装到窗框12。在图1中示出的打开位置，下部磁铁22与磁性传感器24对准并由此被检测到。因此，即使窗是在打开位置，磁性传感器24也可以使能警报系统的武装。在第二关闭位置，滑动窗14被关闭并且上部磁铁20与磁性传感器24相邻并且与磁性传感器24对准。因此，当下部滑动窗14打开特定的预定距离时并且当下部滑动窗14被关闭时，磁性感测窗布置10使能警报系统的武装。磁性感测窗布置10没有在关闭窗位置与下部滑动窗14被打开预定距离之间进行区分。
已知的磁性感测窗布置10的一个缺点在于下部滑动窗14必须对准并且维持在图1中示出的确切位置处，使得磁铁22与磁性传感器24相邻。另一个缺点在于下部滑动窗14仅仅可以被打开设置的小量。另一个缺点在于在现有技术布置中需要两个磁铁20、22。
发明内容
实施例涉及消除对提供用于感测打开的窗扇的第二磁铁的需求，并且因此消除关于用于打开的窗扇的磁铁的任何对准问题。例如，窗扇可以打开小距离，使得人不能进入。当将窗扇打开较大的距离时，提供警报状态无线信号。
在一个实施例中，本发明提供了一种用于固定到窗的窗感测设备，该窗感测设备包括：外壳、被配置为感测窗扇在给定的方向上的移动的加速度计、被配置为感测磁铁的存在的磁性传感器、无线发射器电路和用于接收来自加速度计的输入和来自磁性传感器的输入的电子控制器。电子控制器被配置为控制无线发射器电路以在磁性传感器感测到磁铁的存在时输出正常状态无线信号，并且在磁性传感器未感测到磁铁的存在时输出警报状态无线信号。当电子控制器正在控制无线发射器电路以输出警报状态无线信号并且加速度计感测到窗扇的移动时，控制器输出窗扇的移动的指示。
在一个实施例中，移动的指示是在控制器正在控制无线发射器电路以输出警报状态无线信号时由电子控制器提供的。移动的指示包括将无线发射器电路的输出改变到正常状态无线信号持续预定的时间，并且然后改变输出到警报状态无线信号。
在另一个实施例中，加速度计仅感测窗感测设备在窗扇的给定的行进方向上的正移动或负移动。
在一个实施例中，当控制器正在控制无线发射器电路以输出警报状态无线信号时由电子控制器提供的移动的指示包括发射除了警报状态无线信号或正常状态无线信号之外的单独的无线加速度计输出信号。
在另一个实施例中，加速度计向电子控制器提供用于X轴、Y轴和Z轴的加速度信号，并且轴中的一个对应于用于窗扇的打开或关闭的移动。
在一个实施例中，电子控制器响应于不对应于窗扇的给定的移动方向的加速度信号中的一个超过阈值而提供窗破坏（tampering）无线信号。在一个实施例中，窗破坏无线信号表示由加速度计感测的对应于玻璃窗的打碎的加速度信号。
在另一个实施例中，加速度计、磁性传感器、无线发射器电路和电子控制器被布置在外壳中，并且外壳被固定到窗。磁铁被固定到窗框。
在一个实施例中，加速度计、磁性传感器、无线发射器电路和电子控制器被布置在外壳中，并且外壳被固定到滑动门。磁铁被固定到门框。在另一个实施例中，滑动门具有窗。
在另一个实施例中，一种用于窗布置的磁性窗感测布置包括具有固定到窗框的单个磁铁的磁铁组件，以及固定到窗扇的窗感测设备。窗感测设备包括：外壳、被配置为感测窗扇在给定的行进方向上的移动的加速度计、被配置为感测磁铁的存在的磁性传感器、无线发射器电路和电子控制器。电子控制器被配置为接收来自加速度计的输入和来自磁性传感器的输入。电子控制器还被配置为控制无线发射器电路以在磁性传感器感测到磁铁的存在时输出正常状态无线信号并且在磁性传感器未感测到磁铁的存在时输出警报状态无线信号。进一步地，当电子控制器正在控制无线发射器电路以输出警报状态无线信号并且加速度计感测到窗扇的移动时，电子控制器被配置为输出窗扇的移动的指示。
在一个实施例中，一种用于武装和操作窗感测设备的方法包括：接收来自用户接口的致动或输入，以武装警报系统，利用窗感测设备检测至少一个窗扇是打开的，并且向用户接口提供指示多个窗扇中的哪一个或多个是打开的的指示并且阻止（block）警报系统的武装。所述方法包括接收来自用户接口的致动或输入以绕开（bypass）打开窗扇和武装警报系统，武装关闭的窗扇的窗感测设备，同时阻止来自一个或多个打开的窗扇的警报状态无线信号触发警报，并且当窗感测设备之一的加速度计感测到打开的窗扇的移动时，接收来自窗感测设备的移动的指示。
通过考虑详细的描述和附图，本发明的其他方面将变得清楚。
附图说明
图1是现有技术磁性感测窗布置的透视图。
图2是磁铁组件的分解视图。
图3是窗感测设备的分解视图。
图4是窗感测设备的印刷电路板的透视图。
图5是窗感测设备的框图。
图6是包括窗感测设备和磁铁组件的窗感测布置的一个实施例的正视图。
图6A是窗感测布置的另一个实施例的正视图。
图7是针对不同的窗位置的窗感测设备的输出随时间的图。
图8是用户接口的正视图。
图9是用户接口的框图。
具体实施方式
在详细地解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明在其应用中并不局限于在随后的描述中所阐述的或者在随后的附图中所图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他的实施例并且能够以各种方式被实践或执行。
图2是包括磁铁外壳32和在其中布置的磁铁34的磁铁组件30的分解视图。磁铁组件30包括磁铁外壳安装板36，用于将磁铁组件30安装到窗框。
图3是窗感测设备40的分解视图。窗感测设备40包括包围外壳（enclosurehousing）42。包围外壳42被配置为接收印刷电路板50。包围外壳42还被配置为接收电池54、电池螺旋弹簧56和电池接触叶片弹簧（contact leaf spring）58。窗感测设备40包括用于安装到窗扇的安装板60。电池拉片绝缘体（pull tab insulator）62被去除，因此在包围外壳42中的电池54提供电力。
图4示出了印刷电路板50。该印刷电路板50包括电子控制器70和具有RF功率放大器的前端模块72。进一步地，印刷电路板50包括天线74。在一个实施例中，印刷电路板50包括三轴加速度计80和磁性传感器82。其他集成电路、电阻器和电容器等被示出以向各种元件提供电力，以及在印刷电路板50的各种元件之间提供通信。
图5示出了窗感测设备40的相关部件的框图84。框图84包括接收来自加速度计80和磁性传感器82的输入的电子控制器70。电子控制器70将输出提供给无线发射器电路86。在一个实施例中，无线发射器电路86是Zigbee RF电路，用于经由天线88向用户接口和/或控制面板进行广播。图5示出了诸如发光二极管（LED）指示器之类的指示器90，用于接收和视觉上显示来自电子控制器70的输出。
印刷电路板50，并且因此加速度计80、磁性传感器82、无线发射器电路86和电子控制器70被布置在窗感测设备40的包围外壳42中，并且窗感测设备被固定到窗扇。
安装
在图6中示出的实施例中，磁铁组件30和窗感测设备40被安装到窗布置以形成磁性窗感测布置94。窗感测设备40被固定到窗的滑动/移动部分上或者靠近下部窗扇14的顶部，如在图6中所示出的那样。磁铁组件30被固定在窗框12上，使得当窗扇14在如在图6中所示出的关闭位置时，磁铁组件30与窗感测设备40相邻或者与窗感测设备40对准。磁铁组件30和窗感测设备40的安装是由紧固件、粘合剂、夹具或其他已知的安装布置提供的。
在具有在图6A中示出的双悬窗的实施例中，磁铁96被安装在上部窗扇的窗玻璃的窗格（window pane）的下方部分上并且窗感测设备40被安装到在当窗扇对被关闭时基本上对准的相应相邻位置处的下部窗扇14的上方边缘或表面上。磁铁96具有有限的厚度或直径，使得当向上移动窗扇14时，或者当向下移动上部窗扇和磁铁96时，磁铁96可以避免与窗扇14的接触。利用双面胶带（double sided tape）将磁铁96安装到上部窗扇的窗玻璃或窗格。在该实施例中，任何一个窗扇的移动都被检测到。
在一些实施例中，（一个或多个）窗或窗扇是垂直地可移动的。在其他实施例中，（一个或多个）窗或窗扇在水平方向上移动。对于每个窗框而言，仅仅需要一个单个的磁铁34、96和单个的磁铁组件30。因此，磁性窗感测布置94免于具有多于一个的磁铁34或磁铁组件30。
窗感测设备的操作
在一个实施例中，窗感测设备40的操作如下。当关联的窗扇处在关闭的位置时，窗感测设备40的磁性传感器82感测或检测附近的磁铁34的存在。在图5中示出的电子控制器70接收来自磁性传感器82的检测信号，并且向无线发射器电路86提供正常信号。无线发射器电路86向用户接口或控制面板发射正常状态无线信号。图7示出时间线，其中窗98的窗扇被感测到从时间t0到时间t1 处在关闭的位置。当该正常状态无线信号被窗感测设备40输出时，由于窗是关闭的，所以忽略从加速度计80到电子控制器70的关于窗98的窗扇在垂直（Y）方向上的移动的输入。
在图7中示出的时间t1，窗扇是打开的。窗感测设备40的磁性传感器82感测到磁铁34的不存在，并且向电子控制器70提供与当磁铁存在时相比不同的信号输出值。电子控制器70从不同的输出值确定窗扇是打开的，并且向无线发射器电路86提供无线发射的警报信号。因此，窗感测设备40针对窗扇的条件输出警报状态无线信号。当窗感测设备40输出警报状态无线信号（窗是打开的）时，不忽略从加速度计80到电子控制器70的输入。因此，在图7中示出的时间t2处，当加速度计80感测或检测到在Y方向上的窗移动时，电子控制器70操作以提供正常状态无线信号持续从t2到t3图示的预定时间，并且然后在如图7中所示出的t3处返回到警报状态无线信号。输出维持为警报状态无线信号，直到窗扇被关闭或者再次检测到窗扇的移动。在一些实施例中，从t2到t3图示的预定或者预选的时间是从大约三秒到大约七秒。在一个实施例中，预定的时间是大约五秒。
关于图7所讨论的以上的布置就图6的实施例和图6A的实施例而言是准确的。在实施例之间的不同在于，在打开窗的状态，在图6A中的上部窗扇的移动将不一定被固定到下部窗扇14的窗感测设备40的加速度计80感测到。
用户接口
图8示出了诸如控制面板之类的用户接口100。用户接口100包括多个输入104和显示器106。在一些实施例中，输入104是在包括显示器106的触摸屏幕上的图标。在其他实施例中，输入104是与显示器106分开提供的物理按钮。在一个实施例中，用户接口100与在要保护的场所（premise）上提供的多个窗感测设备40通信。
在图9中所示出的用户接口100的框图包括将电子处理器110与输入104、显示器106、存储器116，连同Zigbee布置120连接的I/O接口108或通信总线，并且从扬声器124输出警报。进一步地，在显示器106上指示特定的窗感测设备40引起警报。
在图9中，用户接口100使用Zigbee布置120与在要保护的场所上提供的多个窗感测设备40进行通信。其他的实施例包括蓝牙和其他短程收发器布置。
在另一个实施例中，用户接口100被提供为在蜂窝电话上的用户应用，并且除了Zigbee布置120之外，被配置为使用因特网和/或WiFi通信布置来经由一个或多个本地接入点直接地或间接地与多个窗感测设备40通信。警报由蜂窝电话输出，并且显示特定的窗感测设备提供警报。
用户接口的操作
在操作中，用户接口100使用户能够确定具有窗感测设备40的住宅或其他场所的所有的窗的条件。用户接口100接收来自输入104的致动以武装警报系统。窗感测设备40检测相应的窗扇14是否是打开的，并且用户接口100提供关于多个窗扇中的哪一个或多个是打开的的指示。打开的窗扇初始阻止警报系统的武装。
如果在一个房间中至少一个窗扇是打开的并且相应的窗感测设备40提供警报状态无线信号，则用户可以检查并且关闭窗。替代地，用户可以利用输入104向用户接口100提供致动来强制武装系统而绕开包括打开的窗扇的区域。强制武装的该方法包括武装关闭的窗扇的窗感测设备40，而阻止来自一个或多个打开的窗扇的窗感测设备的任何警报状态信号用户接口100接收时而触发警报。
在该阶段，如在图7中所示出的那样，如果窗感测设备40的加速度计80感测或者检测到先前是打开的的窗扇的移动，则窗感测设备40输出恢复或正常状态无线信号持续重置的预定时间，并且武装具有窗感测设备40的区域。在预定的时间段之后，窗感测设备40输出警报状态无线信号并且用户接口100识别窗扇的打开。因此，电子控制器70通过控制无线发射器电路86输出警报状态无线信号来提供打开的窗扇的移动的指示，控制无线发射器电路86输出警报状态无线信号是通过将无线发射器电路86的输出改变到正常状态无线信号持续预定的时间并且然后将输出改变到警报状态无线信号。因此，用户接口100在预选的时间内接收来自无线发射器电路86的正常状态无线信号，并且随后接收来自窗感测设备40的警报状态无线信号。通过以在图7中示出的方式重新武装区域，窗感测设备40可以与现有的用户接口100一起使用而不需要对其进行任何修改。
其他实施例
在另一个实施例中，代替如在图6中示出的和以上讨论的输出信号的控制，无线发射器电路86被配置用于发射除了警报状态无线信号或正常状态无线信号之外的来自窗感测设备40的单独的无线加速度计信号。然后，用户接口100操作以基于接收到的信号做出关于警报状态的确定。
虽然在一个实施例中公开了3轴加速度计80，但是预期任何类型的加速度计。在涉及图7的实施例中，加速度计80仅仅需要能够感测窗感测设备40在窗扇的给定的行进方向上的正或负的移动。那是电子控制器70想要的仅有信息，以重新武装用户接口100。在另一个实施例中，加速度计80向控制器提供用于X轴、Y轴和Z轴的加速度信号，其中轴中的一个对应于用于窗扇的打开或关闭的移动。
在具有从窗感测设备40发射的单独的加速度计信号的一个实施例中，在与窗扇的给定行进方向不同的其他方向上的加速度被提供给电子控制器70。根据加速度信号的强度和它们的方向，电子控制器70确定窗已经被打碎或者破坏正在发生。随后，电子控制器70向用户接口100提供如在第一实施例中或在另一个实施例中所阐述的警报状态无线信号，单独的窗破坏无线信号。因此，响应于不对应于窗扇的给定的移动方向的加速度信号中的一个超过阈值而提供窗破坏无线信号的。在一个实施例中，窗破坏无线信号代表对应于玻璃窗的打碎的、由加速度计80感测的加速度信号。
在一些实施例中，窗或窗扇是垂直地可移动的。在其他实施例中，窗或窗扇在水平方向上移动。加速度计80针对特定的窗扇感测或检测在感兴趣的特定方向上的移动。
在一个实施例中，窗感测设备40被安装到第一滑动门，并且磁铁组件30被安装到固定的窗框或被安装到在单独的相邻的平行滑动轨道中的第二滑动门。在另一个实施例中，磁铁组件30被安装到滑动门框，并且当滑动门被关闭时，窗感测设备40被装在附近并且对准。在该布置中，滑动门充当门和窗扇两者。窗感测设备40与滑动门一起水平地移动。在一些实施例中，滑动门包括窗。
在一个实施例中，无线发射器电路86是Zigbee RF电路。在其他实施例中，无线发射器电路86发射红外、超声波或其他已知的通信信号。在一些实施例中，窗感测设备40包括用于与用户接口100的双向通信的接收天线和接收电路。
在一个实施例中，电子控制器70是执行存储在例如在一个实施例中的只读存储器（ROM）或随机存取存储器（RAM）的非暂时性存储器中的算法的处理器或微处理器以提供如以上阐述的输出。在另一个实施例中，电子控制器70是执行以上阐述的操作的专用集成电路（ASIC）。预期包括微控制器的其他的控制设备。
在一个实施例中，以两个薄盘形状的磁铁取代图2中示出的磁铁34，该两个薄盘形状的磁铁被堆叠以获得磁铁34的大小和性质。薄盘形状的磁铁96被定制大小以便安装在如以上所讨论的上部窗扇的窗格上。
因此，除其他之外，本发明提供了一种用于确定打开的窗扇的移动并且响应于其提供警报状态无线信号或其他警报的布置。在随后的权利要求书中记载了本发明的各种特征和优点。

Claims (14)

1.一种用于固定到窗扇的窗感测设备，包括：
外壳，
加速度计，其被配置为感测窗扇在给定的行进方向上的移动，
磁性传感器，其被配置为感测磁铁的存在，
无线发射器电路，和
电子控制器，其被配置为接收来自加速度计的输入和来自磁性传感器的输入，电子控制器被配置为控制无线发射器电路，以在磁性传感器感测到磁铁的存在时输出正常状态无线信号并且在磁性传感器未感测到磁铁的存在时输出警报状态无线信号，以及当电子控制器正在控制无线发射器电路以输出警报状态无线信号并且加速度计感测到窗扇的移动时，电子控制器被配置为输出窗扇的移动的指示；
其中当电子控制器正在控制无线发射器电路输出警报状态无线信号时由电子控制器提供的移动的指示包括将无线发射器电路的输出改变到正常状态无线信号持续预定的时间，并且然后将输出改变到警报状态无线信号。
2.根据权利要求1所述的窗感测设备，其中加速度计仅感测窗感测设备在窗扇的给定的行进方向上的正或负的移动。
3.根据权利要求1所述的窗感测设备，其中当电子控制器正在控制无线发射器电路输出警报状态无线信号时由电子控制器提供的移动的指示包括发射除了警报状态无线信号或正常状态无线信号之外的单独的无线加速度计输出信号。
4.根据权利要求3所述的窗感测设备，其中加速度计向电子控制器提供用于X轴、Y轴和Z轴的加速度信号，其中轴中的一个对应于窗扇的打开或关闭的移动。
5.根据权利要求4所述的窗感测设备，其中电子控制器被配置为响应于不对应于窗扇的给定的移动方向的加速度信号中的一个超过阈值而提供窗破坏无线信号。
6.根据权利要求5所述的窗感测设备，其中窗破坏无线信号表示由加速度计感测的对应于玻璃窗的打碎的加速度信号。
7.根据权利要求1所述的窗感测设备，其中加速度计仅感测窗感测设备在窗扇的给定的行进方向上的正或负的移动。
8.根据权利要求1所述的窗感测设备，其中加速度计、磁性传感器、无线发射器电路和电子控制器被置于外壳中并且外壳被固定到窗扇。
9.根据权利要求1所述的窗感测设备，其中加速度计、磁性传感器、无线发射器电路和电子控制器被置于外壳中并且外壳被固定到具有窗的滑动门。
10.根据权利要求1所述的窗感测设备，其中加速度计、磁性传感器、无线发射器电路和电子控制器被置于外壳中并且外壳被固定到滑动门。
11.一种用于窗布置的磁性窗感测布置，包括：
磁铁组件，其具有固定到窗框的单个磁铁；
窗感测设备，其固定到窗扇，包括：
外壳，
加速度计，其被配置为感测窗扇在给定的行进方向上的移动，
磁性传感器，其被配置为感测磁铁的存在，
无线发射器电路，和
电子控制器，其被配置为接收来自加速度计的输入和来自磁性传感器的输入，电子控制器被配置为控制无线发射器电路，以在磁性传感器感测到磁铁的存在时输出正常状态无线信号并且在磁性传感器未感测到磁铁的存在时输出警报状态无线信号，以及当电子控制器正在控制无线发射器电路输出警报状态无线信号并且加速度计感测到窗扇的移动时，电子控制器被配置为输出窗扇的移动的指示；
其中当电子控制器正在控制无线发射器电路输出警报状态无线信号时由电子控制器提供的移动的指示包括将无线发射器电路的输出改变到正常状态无线信号持续预定的时间，并且然后将输出改变到警报状态无线信号。
12.根据权利要求11所述的磁性窗感测布置，其中加速度计仅感测窗感测设备在窗扇的给定的行进方向上的正或负的移动。
13.根据权利要求11所述的磁性窗感测布置，其中当电子控制器正在控制无线发射器电路输出警报状态无线信号时由电子控制器提供的移动的指示包括发射除了警报状态无线信号或正常状态无线信号之外的单独的无线加速度计输出信号。
14.一种用于武装和操作窗感测设备的方法，包括：
接收来自用户接口的致动或输入以武装警报系统；
利用窗感测设备检测至少一个窗扇是打开的，并向用户接口提供指示多个窗扇中的哪一个或多个是打开的指示并且阻止警报系统的武装；
接收来自用户接口的致动或输入以绕开打开的窗扇并且武装警报系统；
武装关闭的窗扇的窗感测设备而阻止来自一个或多个打开的窗扇的警报状态无线信号触发警报；和
当窗感测设备中的一个的加速度计感测到打开的窗扇的移动时，接收来自所述窗感测设备的移动的指示；
其中接收来自所述窗感测设备的移动的指示包括在预选的时间内接收来自窗感测设备的无线发射器电路的正常状态无线信号并随后接收来自窗感测设备的警报状态无线信号。
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