CN109819501B - 可调整通讯周期的控制装置及调整通讯周期的方法 - Google Patents

可调整通讯周期的控制装置及调整通讯周期的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可调整通讯周期的控制装置，适用于自行车的电子变速器，包括：主要控制器及触发感测器。主要控制器处于工作模式时以第一周期发送广播信号，主要控制器处于闲置模式时以闲置周期组发送广播信号，闲置周期组至少包括大于第一周期的第二周期。触发感测器电性连接主要控制器，触发感测器感测一触发状态并发送触发信号。主要控制器接收触发信号时调整为工作模式，主要控制器未接收触发信号时选择性地调整为闲置模式。本发明还公开一种调整通讯周期的方法。

Description

可调整通讯周期的控制装置及调整通讯周期的方法
技术领域
本发明关于一种可调整通讯周期的控制装置，特别是一种安装于电子变速系统中的可调整通讯周期的控制装置。
背景技术
电子变速系统是自行车套件发展史上的一个里程碑。相比较于传统机械变速常见的问题如：变速线拉伸，线管破损等，电子变速系统可控制马达作线性的等速推进，使得切换齿轮时的过程稳定；装设于把手的控制按钮其键程固定，按钮位置更不会因为路程振动而偏移，故具有精确且快速的换档。电子变速器还能减少链条磨损，兼具简单的后期维护，变速性能不会随着时间推移发生改变。
一般而言，自行车电子变速系统所使用的电池分为座管式及模块式。座管式电池埋设于座管内壁或固定于座管外侧，并可同时供应前变速器及后变速器所需的电力。模块式电池通常具有两个，分别整合至脚踏车的前变速器及后变速器，各自供应前、后变速器的电力。由于座管的可容置空间大于前、后变速器的可容置空间，在电池设计时，座管式电池的体积往往大于模块式电池的体积，较大的电池体积代表较高的电池容量。因此，对于采用模块式电池的自行车电子变速系统，在设计时势必得将电池容量限制纳入考虑。而电子变速系统中，最为耗电的部分为主要控制器(Master Control Unit，MCU)与从属控制器(Slave Control Unit，SCU)为了达到快速响应而建立的通讯连线。直观而言，一个简单的省电实现方式为强迫MCU和SCU在不使用时进入睡眠模式，同时关闭天线装置或是信号收发器。然而这种方式却使得MCU及SCU需要通过外部信号唤醒，导致原本可通过通讯连线共享的信息无法即时被掌握。此外，从睡眠模式重启所需花费的时间和电量也未必小于睡眠期间节省下来的电力。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种可调整通讯周期的控制装置与此种装置调整通讯周期的方法，借以节省电子变速器系统中用于通讯连线时的电力消耗并保有通讯连线以传递变速相关的信息。
依据本发明一实施例所叙述的一种可调整通讯周期的控制装置，适用于自行车的电子变速器，包括：主要控制器以及触发感测器。主要控制器具有工作模式及闲置模式。当主要控制器处于工作模式时以第一周期发送广播信号，当主要控制器处于闲置模式时以闲置周期组发送广播信号，其中闲置周期组至少包括第二周期，且第二周期大于第一周期。触发感测器电性连接主要控制器，触发感测器感测一触发状态并发送触发信号。当主要控制器接收触发信号时，主要控制器调整为工作模式；当主要控制器未接收触发信号时，主要控制器选择性地调整为闲置模式。
依据本发明一实施例所叙述的一种调整通讯周期的方法，适用于前述可调整通讯周期的控制装置，所述调整通讯周期的方法包括：当主要控制器处于工作模式时，以第一周期发送广播信号；在发送广播信号后，当主要控制器接收触发信号时，主要控制器保持为工作模式，当主要控制器未接收触发信号时，主要控制器选择性地调整为闲置模式；当主要控制器处于闲置模式时，主要控制器以闲置周期组发送广播信号，其中闲置周期组至少包括第二周期，且第二周期大于第一周期；以及当主要控制器处于闲置模式时接收触发信号，主要控制器调整为工作模式。
综上所述，本发明所公开的一种可调整通讯周期的控制装置与此种装置调整通讯周期的方法，在主要控制器通过触发感测器感测到静止状态时，将主要控制器发送广播信号的周期由短周期调整至长周期，同时允许控制器在长周期的闲置模式时仍保有信号传输的功能，因此可在主要控制器未进入睡眠模式的前提下节省不必要的通讯电力消耗，又可避免因为进入睡眠模式而遗失主要控制器即将发送的信息。
以上关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。
附图说明
图1A为依据本发明一实施例所绘示的功能方块图。
图1B为依据本发明另一实施例所绘示的功能方块图。
图1C为依据本发明又一实施例所绘示的功能方块图。
图2为依据本发明另一实施例所绘示的广播信号调整发送周期示意图。
图3为依据本发明一实施例所绘示的工作模式及闲置模式的调整流程图。
其中，附图标记：
10 主要控制器
20 触发感测器
40 马达驱动装置
P1 第一周期
PSet 闲置周期组
P2 第二周期
P3 第三周期
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参考图1A。本发明的一实施例中，所公开的可调整通讯周期的控制装置为适用于自行车的电子变速器，包括：主要控制器10及触发感测器30。触发感测器30电性连接主要控制器10。
主要控制器10用以发送或接收广播信号。实务上，主要控制器10例如采用微处理器(Microprocessor)或片上系统(System on Chip，SoC)整合天线或信号收发器以收发广播信号。请参考图1A，主要控制器10电性连接马达驱动装置40。实务上，马达驱动装置40位于电子变速器中，主要控制器10根据广播信号中包括的变速指令控制马达驱动装置40，再由马达驱动装置40启动马达调整变速齿轮组以达到变速效果。在本发明另一实施例中，广播信号还包括主要控制器10的电量信息或马达驱动装置40的档位信息，广播信号还可用以与另一控制器建立通讯连线。简言之，本发明并不限制广播信号中所包括的信息内容。
请参考图2。在本发明的一实施例中，主要控制器10具有工作模式及闲置模式，当主要控制器10处于工作模式时，以第一周期P1发送广播信号；当主要控制器10处于闲置模式时，以闲置周期组PSet的一周期发送广播信号，其中闲置周期组至少包括第二周期P2，且第二周期P2大于第一周期P1。换言之，工作模式与闲置模式的区别在于发送广播信号的周期不同。实务上，第二周期P2的周期时间定义为远大于第一周期P1的周期时间，因此在保留主要控制器10发送广播信号的功能的前提下，减少单位时间内主要控制器10发送广播信号的次数，借此达到节省主要控制器10中的天线或信号收发器进行无线通信所消耗的电力。另外附加说明的是：本发明的一实施例中所叙述的主控制器10的闲置模式并不等同于现有的睡眠模式，其主要区别在于闲置模式并未关闭主要控制器10中用以进行通讯的天线或信号收发器，而现有的睡眠模式则是关闭天线或信号收发器以断开主要控制器10与外界的通讯连线。
请继续参考图2。在本发明的另一实施例中，闲置周期组PSet除了第二周期P2外还包括第三周期P3，第三周期P3大于第一周期P1且小于第二周期P2。当主要控制器10调整为闲置模式时，主要控制器10先以第三周期P3发送广播信号，持续第二间隔时间之后，主要控制器10再以第二周期P2发送广播信号。依此类推，实务上可设计第四周期、第五周期…让主要控制器10在调整为闲置模式后，广播信号的发送周期随着闲置模式运行时间递增。根据上述闲置周期组的设计，本发明另一实施例所公开的可调整供讯周期的控制装置得以节省不必要的通讯连线所耗费的电力。
触发感测器30例如为重力感测器(G-sensor)、红外线收发器、陀螺仪、开关或按钮。触发感测器30感测一触发状况并发送触发信号。所述的触发状况例如：重力感测器感测到加速度变化，红外线被遮断、陀螺仪感测到角速度变化、开关被切换或是按钮被按下等。然而需注意的是：本发明对于触发感测器30实务上采用的硬件并不限于上述类型。
当主要控制器10接收触发信号时，主要控制器10调整为工作模式；当主要控制器10未接收该触发信号时，主要控制器10选择性地调整为闲置模式。实务上，主要控制器10中还包括一计时器，用以累计主要控制器10未接收触发信号的一闲置时间。若闲置时间等于预设的第一间隔时间，则主要控制器10调整为闲置模式。
闲置时间的累计方式例如是：主要控制器10从接收到某次触发信号后启动计时器，直到接收到下一次触发信号时，将计时器累计的闲置时间重置。闲置时间的另一种累计方式例如是：主要控制器10在某个时间点主动询问触发感测器30目前感测到的状态同时启动计时器，此后定期询问触发感测器30感测到的状态，即主要控制器10采用轮询(Polling)的方式主动获取感测状态；在轮询期间，若触发感测器30回报触发信号，则主要控制器10重置计时器；反之，若触发感测器30未回报触发信号，则计时器继续累计闲置时间。
在电子变速系统中，可采用多个触发感测器30配合主要控制器10以实现自动产生触发信号或被动产生触发信号的多种应用场景。例如：在前变速器或后变速器的安装位置采用重力感测器或红外线收发器作为触发感测器30，如此可自动反映当前自行车是处于移动状态或是倾倒状态，并发送触发信号使主要控制器10进入工作模式，并且在自行车的变速把手上采用开关或按钮作为触发感测器30，如此可随时反馈车手提出的变速需求。
承上所述，因此在本发明一实施例所公开的可调整通讯周期的控制装置中，主要控制器10并不限制安装于何处，例如主要控制器10邻近设置于前变速器或后变速器，且触发感测器30如重力感测器也设置于主要控制器10邻近的位置。或是主要控制器10邻近设置于变速把手，且触发感测器30如开关也设置于主要控制器10邻近的位置。
请参考图1B。在本发明另一实施例中，除了主要控制器10和触发感测器30以外，还包括从属控制器20。主要控制器10及触发感测器30如开关为邻近设置于自行车的变速把手，且主要控制器10电性连接触发感测器30。从属控制器20邻近设置于自行车的电子变速器系统中的前变速器或后变速器，从属控制器20通讯连接主要控制器10，且从属控制器20电性连接马达驱动装置40。一般而言，自行车的前变速器及后变速器各自具有一从属控制器20与一马达驱动装置40，在图1B中仅绘示其中一组作为代表。当从属控制器20接收到主要控制器10的广播信号时，从属控制器20根据广播信号选择性地调整自行车的马达驱动装置40。详言之，主要控制器10在工作模式时通过天线或信号收发器(未绘示)以无线通信方式发送包括变速指令的广播信号，位于自行车的前变速器或后变速器的从属控制器20接收到此广播信号并据以调整马达驱动装置40。
在上述的本发明另一实施例中，从属控制器20被动接收主要控制器10的广播信号。请参考图1C。在本发明又一实施例中，从属控制器20具有与主要控制器10相同的工作模式及闲置模式，且从属控制器20与主要控制器10各自电性连接一触发控制器30。当从属控制器20处于工作模式时，以第四周期发送广播信号，当从属控制器20处于闲置模式时，以一闲置周期组中的一周期发送广播信号，其中从属控制器20的闲置周期组至少包括第五周期，且第五周期大于第四周期；且触发感测器30电性连接从属控制器20，当从属控制器20接收触发信号时，从属控制器20调整为工作模式；当从属控制器20未接收触发信号时，从属控制器20选择性地调整为闲置模式。其中，上述从属控制器20的第四周期及第五周期相当于主要控制器10的闲置周期组中的第一周期及第二周期。主要控制器10所具有的周期长度设定也可直接用于设置从属控制器20的周期长度，或是从属控制器20具有自己的周期长度设定，本发明不以为限。当从属控制器20在工作模式时接收到来自主要控制器10的广播信号时，从属控制器20与主要控制器10建立通讯连线，反之亦然，即当主要控制器10在工作模式时接收到来自从属控制器20的广播信号时，从属控制器20与主要控制器10建立通讯连线。从另个角度来看，在本实施例的应用场景中，主要控制器10及从属控制器20未必同时调整为工作模式，然而主要控制器10也可通过广播信号要求从属控制器20直接进入工作模式，本发明对此不予限制。
简言之，在本发明又一实施例中，从属控制器20具有与主要控制器10相同的功能。例如：如同主要控制器10，从属控制器20也根据触发感测器30(电性连接从属控制器20的触发感测器30)发送的触发信号调整为工作模式。相似地，如同主要控制器10具有计时器，从属控制器20也具有计时器累计间隔时间，并且在所累计的闲置时间等于第一间隔时间时调整为闲置模式。
总结上述从属控制器20的实施态样：从属控制器20本身可视为主要控制器10的延伸，根据主要控制器的广播信号指示调整马达驱动装置40；从属控制器20也可视为安装于自行车另一部位的主要控制器10，且其工作模式的调整可以是主动或被动，主动调整表示当从属控制器20接收触发感测器30的触发信号时调整为工作模式，未接收触发信号时选择性地调整为闲置模式。被动调整表示从属控制器20根据主要控制器10的广播信号而进入工作模式。
在闲置模式时，主要控制器10(或从属控制器20)可将马达驱动装置40的档位信息或主要控制器(或从属控制器20)的电量信息附加至广播信号，并将此广播信号以信标(beacon)型态发送，任何具有低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)技术的移动通讯装置(例如智能手机)在开启蓝牙功能后，便可接收到此广播信号，并将档位信息或电量信息以文字或图像的方式显示，供用户参考。因此，电子变速器的状况得以在主要控制器10(或从属控制器10)处于闲置模式时被进一步利用。
当主要控制器10及从属控制器20皆处于工作模式时，主要控制器10可通过广播信号与从属控制器建立连线，所述的“连线”意指“从属控制器20收到广播信号后将予以回应”，借此主要控制器10可确认从属控制器20是否有收到变速指令而无需重发相同的广播指令。另一方面，从属控制器20也可主动发送广播信号，主要控制器10收到广播信号后响应从属控制器20以建立连线。
一般而言，当车手开始骑乘自行车时，电子变速系统中的主要控制器10和从属控制器20应即时调整为工作模式，以便针对车手的变速需求控制马达驱动装置40即时反应。因此，当触发感测器30于任何时间点感测到移动而发送触发信号时，接收到触发信号的控制器(例如主要控制器10)若当下处于闲置模式，则立即调整成为工作模式。实务上，调整为工作模式的控制器也可发送广播信号告知另一控制器(例如从属控制器20)即时由闲置模式返回工作模式。
在本发明另一实施例中，主要控制器10除了根据闲置时间而决定是否调整为闲置模式之外，另外可通过位于变速把手的开关所产生的断线信号强迫主要控制器10调整为闲置模式。
请参考图3，其为绘示本发明另一实施例中所公开的调整通讯周期的方法流程图。所述的方法以主要控制器10处于工作模式时为例说明调整通讯周期的步骤：如步骤S1所示，主要控制器10以第一周期P1发送广播信号，且在发送广播信号的过程中启动计时器以累计闲置时间。请参考步骤S2，若主要控制器10在发送广播信号的期间接收触发信号，则回到步骤S1并且重置计时器。请参考步骤S3，若在闲置时间等于第一间隔时间之前，主要控制器10皆保持以第一周期发送广播信号，如步骤S3回到步骤S1。当计时器累计的闲置时间等于第一间隔时间时，主要控制器10调整为闲置模式，如步骤S4所示。请参考步骤S5，处于闲置模式的主要控制器10将以闲置周期组PSet中定义的周期发送广播信号，在广播信号以闲置周期组PSet发送的期间，若主要控制器10接收到来自触发感测器30的触发信号，则主要控制器10调整为工作模式，否则，主要控制器10保持以闲置周期组PSet中定义的周期发送广播信号，所述闲置周期组PSet中定义的周期大于第一周期，因此在单位时间内可减少广播信号发送的次数，降低主要控制器10在闲置模式的期间所消耗的电力。
综合以上所述，本发明的可调整通讯周期的控制装置及使用此装置调整通讯周期的方法，在控制器处于工作模式时短周期发送广播信号，在控制器处于闲置模式时以长周期发送广播信号，并且利用闲置模式时的从属控制器发送本身的电量信息或马达驱动装置40的档位信息，借此达到节省不必要的通讯连线消耗电池电力，同时还能保存控制器之间的信息分享。
虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求书。

Claims (18)

1.一种可调整通讯周期的控制装置，适用于一自行车的电子变速器，其特征在于，包括：
一主要控制器，该主要控制器具有一工作模式及一闲置模式，其中当该主要控制器处于该工作模式时，以一第一周期发送一广播信号，当该主要控制器处于该闲置模式时，以一闲置周期组中的一周期发送该广播信号，其中该闲置周期组至少包括一第二周期，且该第二周期大于该第一周期；以及
一触发感测器，电性连接该主要控制器，该触发感测器感测一触发状态并发送一触发信号；
其中，当该主要控制器接收该触发信号时，该主要控制器调整为该工作模式；当该主要控制器未接收该触发信号时，该主要控制器选择性地调整为该闲置模式。
2.根据权利要求1所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该主要控制器邻近设置于该自行车的电子变速器，该主要控制器还用以根据该广播信号选择性地调整该自行车的马达驱动装置。
3.根据权利要求1所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该主要控制器邻近设置于该自行车的变速把手，且还包括一从属控制器通讯连接该主要控制器，该从属控制器邻近设置于该自行车的电子变速器，该从属控制器用以根据该广播信号选择性地调整该自行车的马达驱动装置。
4.根据权利要求3所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该从属控制器具有一工作模式及一闲置模式，其中当该从属控制器处于该工作模式时，以一第四周期发送一广播信号，当该从属控制器处于该闲置模式时，以一闲置周期组中的一周期发送该广播信号，其中该从属控制器的闲置周期组至少包括一第五周期，且该第五周期大于该第四周期；且该触发感测器电性连接该从属控制器，当该从属控制器接收该触发信号时，该从属控制器调整为该工作模式；当该从属控制器未接收该触发信号时，该从属控制器选择性地调整为该闲置模式。
5.根据权利要求3所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该从属控制器具有与该主要控制器相同的该工作模式及该闲置模式，当该从属控制器接收该广播信号时，选择性地调整本身为该工作模式或该闲置模式。
6.根据权利要求1所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该主要控制器还包括一计时器，该计时器用以累计该主要控制器未接收该触发信号时的一闲置时间。
7.根据权利要求6所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，当该闲置时间等于一第一间隔时间时，该主要控制器调整为该闲置模式。
8.根据权利要求4所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该从属控制器还包括一计时器，该计时器用以累计该从属控制器未接收该触发信号时的一闲置时间。
9.根据权利要求8所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，当该闲置时间等于一第一间隔时间时，该从属控制器调整为该闲置模式。
10.根据权利要求1所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该触发感测器为一重力感测器、一红外线收发器、一陀螺仪、一开关或一按钮。
11.根据权利要求1所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该闲置周期组还包括一第三周期，该第三周期小于该第二周期且大于该第一周期，在该主要控制器以该闲置周期组的第二周期发送该广播信号之前，该主要控制器以该第三周期发送该广播信号并持续一第二间隔时间。
12.根据权利要求3所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，该广播信号包括该从属控制器的电量信息或该马达驱动装置的档位信息。
13.根据权利要求3所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，当该主要控制器处于该工作模式且该主要控制器接收该从属控制器所发送的一广播信号，该主要控制器与该从属控制器建立一通讯连线。
14.根据权利要求4所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，当该从属控制器处于该工作模式且该从属控制器接收该主要控制器所发送的该广播信号时，该从属控制器与该主要控制器建立一通讯连线。
15.一种调整通讯周期的方法，适用于权利要求1所述的可调整通讯周期的控制装置，其特征在于，包括：
当该主要控制器处于该工作模式时，以该第一周期发送该广播信号；
在发送该广播信号后，当该主要控制器接收该触发信号时，该主要控制器保持为该工作模式；当该主要控制器未接收该触发信号时，该主要控制器选择性地调整为该闲置模式；
当该主要控制器处于该闲置模式时，该主要控制器以该闲置周期组中的一周期发送该广播信号，其中该闲置周期组至少包括一第二周期，且该第二周期大于该第一周期；以及
当该主要控制器处于该闲置模式时，以该主要控制器接收该触发信号并调整为该工作模式。
16.根据权利要求15所述的调整通讯周期的方法，其特征在于，该闲置周期组还包括一第三周期，在该主要控制器以该闲置周期组的该第二周期发送该广播信号之前，该主要控制器以该第三周期发送该广播信号，其中该第三周期小于该第二周期且大于该第一周期。
17.根据权利要求15所述的调整通讯周期的方法，其特征在于，当该主要控制器处于该工作模式且以该第一周期发送该广播信号时，该主要控制器以一计时器累计该主要控制器未接收该触发信号的一闲置时间，当该闲置时间等于一第一间隔时间时，该主要控制器调整为该闲置模式。
18.根据权利要求15所述的调整通讯周期的方法，其特征在于，该广播信号包括该主要控制器的电量信息或一马达驱动装置的档位信息，在该主要控制器处于该闲置模式时，以一移动通讯装置接收该广播信号并以图像或文字方式显示该主要控制器的电量信息或该马达驱动装置的档位信息。
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