CN110462355A

CN110462355A - 热检测系统和方法

Info

Publication number: CN110462355A
Application number: CN201880024343.8A
Authority: CN
Inventors: 陈宏�
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-11-15
Also published as: US20200056946A1; JP2020518796A; WO2018189083A1; EP3610234A1; JP6685480B1

Abstract

提供了一种用于感测第二设备的温度的温度感测设备。提供具有第一时钟频率的热检测信号，并且从第二设备接收基于低于第一时钟频率的第二时钟频率的电子信号。在热检测信号和电子信号的时刻之间测量持续时间，并且根据对一组测量的持续时间的分析，基于电子信号的频率‑温度特性的知识，确定第二设备处的温度。

Description

热检测系统和方法

技术领域

本发明涉及例如针对电子电路的温度检测，并尤其涉及不需要专用热探头或传感器的热检测。

背景技术

在许多不同的电路中，电路温度是系统健康的关键因素。一个特定的示例是照明电路，其中照明元件生成大量的热量以及期望的光输出。热信息在照明电路中愈发重要，因为照明系统中使用了更多的半导体部件和其他电子部件，诸如LED照明器和照明控制器。

目前，大多数热检测器基于热耦合器或热电阻和相关电路，以便测量温度。红外辐射相机也以提供非接触测量选项的该目的而闻名。这些解决方案已经成熟，但不够简单，而且在如照明器的成本敏感产品中也不具成本效益。所需的复杂电路也可能导致潜在的可靠性风险。

已知晶体振荡器（例如用于生成微控制器时钟信号的晶体振荡器）在其输出频率上具有温度依赖性。这意味着振荡器响应可以用来确定温度，而不需要单独的温度传感器。例如，已知将一个晶体振荡器的频率与对温度具有不同的依赖性的另一个晶体振荡器进行比较，以便确定温度信息。US 9228906中公开了这种方式的一个示例。

这需要特定类型的晶体振荡器以及精确的频率测量。对于在其输出频率上对温度依赖性较低的晶体振荡器，这种测量变得愈发困难。因此，需要具有高度温度依赖性的晶体，但这与具有独立于温度的频率响应的总体目标背道而驰。

因此，需要一种更简单和灵活的热检测解决方案，并且该解决方案不需要损害电路的总体温度稳定性。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的第一方面的示例提供了一种用于感测第二设备的温度的温度感测设备，包括：

控制器，其被适配为：

提供具有第一时钟频率的热检测信号；

从第二设备接收基于低于第一时钟频率的第二时钟频率的电子信号；

测量预定时刻的热检测信号的边沿和电子信号的预定类型的下一个检测到的边沿之间的作为热检测信号的循环数的持续时间；和

根据对一组测量的持续时间的分析，基于电子信号的频率-温度特性的知识来确定第二设备处的温度。

该设备通过测量与从第二设备接收的电子（数据通信）信号相关联的持续时间来确定第二设备处的温度，该持续时间特别地包括由不同时钟频率导致的可变延迟。电子信号是由第二时钟频率导致的具有特定比特频率的数字信号。通过测量一组信号边沿之间的持续时间，测量由晶体振荡器频率以及由此的第二控制器时钟频率的微小变化导致的持续时间值成为可能。温度测量可以数字化地实施。第二设备是“第二”的，例如在它暴露于不同温度环境的意义上，使得由第二设备引起的加热不会导致温度感测设备的相应加热。

该方式不需要修改第二设备的硬件或软件，因为它仅仅依赖于温度感测设备从第二设备接收电子（数据）信号。因此，第二设备的热状态是在现有产品没有任何变化的情况下确定的，特别是在没有附加的热传感器和相关电路的情况下。相反，温度感测功能是基于对接收的数据通信信号（通常称为“电子信号”）的分析和统计分析来实施的。

第二设备可以是远离温度感测设备的远程设备。在室外照明系统的一个示例中，第二设备在照明器中，而温度感测设备在机柜中。

在室外照明系统的另一个示例中，第二设备是照明器的一部分，并且温度感测设备也是照明器的一部分。第二设备是光源（例如LED）的驱动板。温度感测设备在照明器的控制板中。驱动板靠近光源并且其具有更高的功耗。它会导致在温度方面更差的工作条件。控制板相对不太靠近光源，并且其具有更低的功耗。

电子信号例如是为光源供电的PWM信号。PWM信号基于专用的PWM芯片。PWM信号的频率在芯片数据表中规定。

控制器例如被适配为测量预定时刻的热检测信号的上升边沿到下一个检测到的电子信号上升边沿之间的作为热检测信号的循环数的持续时间，其中循环数向上取整到下一个整数。

预定时刻是例如周期性的。例如，热检测信号的每N个循环，从该循环的开始到电子信号的下一个上升边沿进行持续时间测量。时间测量可以替代地基于下降边沿。

该设备优选地包括地址解码器，以能够识别电子信号的源。

感兴趣的电子信号是从正在被确定温度的第二设备接收的信号。地址解码器使得能够识别通信接口上的相关信号。该设备还可以具有阻抗匹配系统，使得检测不提供信号干扰。

该组测量的持续时间可以仅包括对应于电子信号的至多两个比特周期的持续时间。这简化了数据分析。例如，如果上升边沿被用作电子信号中的测量点，那么将被纳入考虑的电子信号中的比特转变将形成01、001或101的数据模式。因此，01转变被识别为立即发生（即，电子信号在预定时刻具有值0，然后在下一比特周期转变为1），或者仅在一个比特延迟之后发生（即，电子信号具有10或00转变，接着是01转变）。在典型实施例中，仅考虑数据模式101。

温度是例如基于统计分析获得的。

统计分析可以包括：

计算持续时间或其函数的平均值或任何其他值；或者

分析持续时间或其函数的分布或任何其他散布。

对持续时间的这些不同的可能分析可以用于评估第二设备的温度，可选地通过第二设备的时钟频率的中间确定。

该设备可以包括照明系统控制器。实施该方法只需要控制器中的少量软件更新。

本发明还提供一种温度感测系统，包括：

如上定义的温度感测设备；和

第二设备，其通过数据通信接口连接到温度感测设备。

第二设备具有第二控制器，该第二控制器由第二晶体振荡器以第二时钟频率计时，例如AT切割的石英振荡器。

第二晶体振荡器的温度特性是已知的，因此电子信号的频率的温度依赖性是已知的。

第二设备可以包括照明负载和相关联的本地照明控制器。

温度感测设备的控制器可以被适配为用处于一个或多个已知温度的第二设备实施校准测量。因此，该校准过程提供了时间值（例如平均持续时间或基于测量的持续时间的其他统计值）的变化和温度（可选地经由频率作为中间计算结果）之间的映射。

根据本发明的另一方面的示例提供了一种温度感测方法，包括：

在第一控制器处生成热检测信号，该第一热检测信号由第一晶体振荡器计时；

从第二设备接收电子信号，该电子信号基于低于第一时钟频率的第二时钟频率；

分析一组测量的持续时间，从而基于电子信号的频率-温度特性的知识来确定第二设备处的温度。

该方法基于更高速度的信号的循环数来测量两个信号之间的时间延迟。这不能给出精确的测量，因为它不比更高速度的信号的周期更精确。然而，通过分析多个这样的测量，精确得多的指示电子信号的频率的测量成为可能。然后，这可以转换成温度。

确定温度例如基于统计分析，该统计分析包括计算持续时间或其函数的平均值或任何其他值，或者分析持续时间或其函数的分布或任何其他散布。

该方法可以包括在照明系统控制器处感测第二照明负载处的温度。本发明可以至少部分地以软件实施。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：

图1示出了中央控制设备和一组第二负载设备的网络；

图2示出了不同晶体切割；

图3示出了不同晶体切割的频率-温度特性；

图4示出了不同角度的AT切割的一组频率-温度特性；

图5示出了BT切割的频率-温度特性；

图6示出了AT切割的典型角度选择；

图7A示出了作为独立系统的温度感测设备70，而图7B示出了作为中央照明控制器的一部分形成的温度感测设备70；

图8更详细地示出了温度感测设备的元件；

图9示出了由温度变化引起的信号比特周期的变化；

图10示出了测量持续时间的常规方式；

图11示出了在本发明的设备和方法中使用的计时方式；

图12示出了该方法的电路仿真结果；

图13A至13D提供了测量的持续时间的仿真结果；

图14示出了一种温度感测方法；

图15示出了可以如何将本发明的方式应用于无线信号；和

图16图示了用于实施设备中使用的控制器或处理器的计算机的示例。

具体实施方式

本发明提供了一种用于感测第二设备的温度的温度感测系统和方法。提供具有第一时钟频率的热检测信号，并且从第二设备接收基于低于第一时钟频率的第二时钟频率的电子信号。在热检测信号和电子信号的时刻之间测量持续时间，并且根据对一组测量的持续时间的分析，基于电子信号的频率-温度特性的知识，确定第二设备处的温度。

图1示出了中央控制设备1和一组第二负载设备2的网络。中央控制设备1通过通信接口、特别是总线7控制第二（负载）设备2并与之通信。

在一个示例中，整个系统是照明系统，其中中央控制设备是主（上游）照明控制器，并且第二设备是照明器。

本发明利用总线7上的电子信号来确定第二设备2处的温度。它不需要第二设备的任何特定设计或第二设备遵循的任何特定通信协议。

在这种类型的常规联网照明系统中，诸如分段控制器的上游中央控制单元是系统的现有部分。通过在现有软件中提供软件代码，可以实现附加的数据处理功能。

如上所述，晶体振荡器是所有基于微控制器的数字系统中的关键部件，因为它提供用作微控制器时钟信号的周期性脉冲。微控制器的所有操作都基于该信号。如果晶体振荡器的输出改变（例如频率增加），微控制器的操作将比以前稍快。频率下降时，速度会降低。

本发明基于通过测量时间延迟周期间接观察频率变化。温度是影响晶体输出频率的一个变量，因此可以通过测量这些延迟周期的变化来得出温度。

影响晶体振荡器输出的主要因素有三个。这些是负载电容、激励功率和温度。

在典型应用中，晶体振荡器的负载电容和激励功率由电路确定。因此，一旦硬件固定，这两个因素将不会影响晶体振荡器的频率。因此，温度依赖性仍然是频率变化的唯一重要原因。

不同的晶体振荡器有不同的频率-温度（f-T）曲线。f-T特性与从石英片上切割晶体的过程强相关。

图2图示了不同的切割过程，包括AT、BT、CT、DT、GT和NT切割。不同的切割方法导致如图3所示的不同的f-T曲线，图3示出了频率与温度的关系。

晶体的频率-温度特性根据其曲线形状分为两类。一类是三次曲线，另一类是二次曲线。

AT和BT切割的典型频率-温度特性分别在图4和图5中示出。图4所示的曲线组取决于切割角度，因此石英板从石英棒切割的角度确定了晶体单元的频率与温度特性。

AT切割晶体单元使用最广泛，因为它们响应于室温范围内的温度变化产生较小的频率变化。频率的变化遵循如图4所示的一系列三阶S曲线。

切割角度的调整允许晶体设计工程师为应用选择期望的温度系数。为了在室温范围内获得最佳频率稳定性，使用特定的切割角度。如图6所示，适当的切割角度给出粗线60，粗线60在20度左右是平的。这对应于晶体振荡器的最普遍的切割角度。所得曲线是单调递增函数。

AT切割晶体振荡器的温度频率函数有一个清晰的数学表达式，其由制造商提供。一个典型的示例是：

T₀是参考温度；

f₀是温度T₀下的频率；

a₀是基波的温度系数；

c₀是三次谐波的温度系数。

在图1的系统中，上游控制器1可以被认为处于诸如室温的恒温环境中。微控制器和晶体具有最佳的频率稳定性。因此，根据相应的温度-频率曲线，每个机器循环在没有频率变化的情况下具有相同的时间花费。

照明器2在实际环境中工作，这意味着温度根据不同的工作条件而变化。例如，当照明器工作时，功率耗散将加热整个照明器，照明器包括控制板，控制板包括晶体振荡器，特别是对于紧凑的LED照明器，其中LED驱动器（控制板）与LED集成或非常靠近LED。这导致遵循已知曲线的频率变化。微控制器的速度相应地改变。因此，通过检测驱动板上晶体振荡器的温度，可以监控LED的状态。当然，驱动器的温度也可能受到其他因素的影响，诸如照明系统处于异常状况等。通过检测第二照明器的温度，可以获得照明器的健康状况。

当相同程序由微控制器运行时，时间花费与之前不同。基于已知的频率-温度函数，可以基于时间差导出精确的温度变化。

直接测量不同温度下的时间差是有挑战性的，因为频率变化非常小。通常，对于AT切割晶体，在-55℃到+85℃的温度范围内，变化为±25 ppm。

本发明提供一种温度感测设备，其利用对由第二设备生成、并因此在第二设备中振荡器的时钟频率下的电子信号的分析。温度感测系统可以是中央控制设备1的一部分，或者它可以是独立的设备。这两个选项在图7中示出。

图7A示出了作为独立系统的温度感测设备70。它包括连接到通信总线7的通信接口72。感测设备70工作在被动模式，因为它只监听总线7上的电子数据信号并分析数字信号（来自照明器2），而不需要在总线上发送任何信号。热测量微控制器74执行温度测量计算，这在下面解释。

图7B示出了作为中央控制器1的一部分形成的温度感测设备70。在这种情况下，源代码在不需要任何硬件改变的情况下被嵌入上游控制器1。主控制器功能不变，并由方框76表示。同样存在通信接口72，它是现有中央控制器硬件的一部分。

图8更详细地示出了温度感测设备70的元件。通信接口72接收电子信号，该电子信号是总线7上提供的数字数据通信信号。它包括一系列以时钟频率连续的二进制比特值。该信号被提供给地址解码器80和计时器82。计时器利用本地时钟信号，其充当热检测信号，并在信号边沿之间进行计时测量。计时信息被提供给微控制器84，微控制器84执行热计算，以及实施可选的校准例程。

如上所解释，由照明单元生成的电子（数据通信）信号的计时基于原始时钟信号，并因此与原始时钟信号密切相关。因此，当振荡器在不同的环境温度下工作时，电子信号的频率将稍微改变。

图9示出了信号的比特周期从t1到t2的变化，这可能是由温度变化引起的。如上所解释，通过测量信号频率或周期，可以基于晶体温度特性的数学模型来推导温度。

挑战是如何以足够的精度测量信号周期的变化。由热变化引起的电子信号的时间变化非常小（通常是几纳秒）。如果使用非常高分辨率的计时器，成本非常高。例如，如果使用时间测量的常规方法，将需要GHz计时器。

这种常规方式在图10中示出。顶部的图示出了电子信号。中间的图示出了计时时刻，其中计时器在时刻100开始，并在时刻102停止，然后在时刻104再次开始，并在时刻106停止。底部的图示出了计时器时钟信号。计时器只能以与其时钟信号周期相对应的精度测量时间间隔。因此，如果要测量电子信号周期的微小变化，频率需要非常高（比图10中示意性表示的高得多）。

相反，图7和8的温度感测设备70可以使用低端微控制器。计时器82和微控制器用于间接测量信号频率的变化。虽然信号变化在纳秒级，但对计时器的非常高频率的时钟（千兆赫兹）的需要得以避免。

计时器确实利用比照明单元中使用的时钟信号更快的时钟信号来生成电子信号。然而，计时器时钟只需要是与电子信号相关联的信号时钟的几倍快。例如，对于基于（标准）115.2 kHz时钟的电子信号，计时器可以具有300 kHz的时钟频率。可以使用更高的计时器时钟频率，但这不是必须的。例如，考虑到高频率计时器的成本，计时器时钟通常将在通信总线7上的信号的频率的2.5到10倍的范围内。

简单的通信接口72用于监控总线7上的信号，并且它仅在监听模式下操作。它包括阻抗匹配以避免当温度感测设备检测器连接到通信总线7时的信号干扰，并且它还包括地址解码。总线7承载双向通信信号和去往及来自多个第二设备的信号。因此，总线上的信号通过利用地址解码器80进行屏蔽，从而可以忽略来自除了正被监控的第二设备之外的其他设备的信号。

为了测量电子信号的时间变化，使用一种基于概率和统计理论的算法。

图11示出了在本发明的设备和方法中使用的计时方式。

顶部的图示出了计时器信号。该计时器信号可以被认为是具有第一时钟频率的热检测信号。

底部的图示出了接收到的电子信号。它基于低于第一时钟频率的第二时钟频率，并且在第二设备中生成。热检测信号不应与电子信号同步。在这个示例中，热检测信号的频率刚好低于电子信号频率的三倍。

计时持续时间测量在预定时刻开始于热检测信号的边沿。在所示的示例中，计时持续时间测量从热检测信号的上升边沿开始，并且每5个热检测信号周期开始一个新的持续时间测量。时间值T对应于这5个时间循环周期的持续时间。当然，测量之间的延迟可以是更多或更少的循环数。这将取决于时钟信号的相对速度。特别地，测量之间的时间周期需要足够长，以便发生测量。

测量的持续时间是从热检测信号的上升边沿到电子信号的下一个上升边沿。

在第一个测量循环（从0到T）中，电子信号的下一个上升边沿几乎是立即的。因此，在第一热检测信号循环之后，已经检测到上升边沿，并且计时周期110是1个循环。因此，可以看出，持续时间被测量为热检测信号的循环数。

在第二个测量循环（从T到2T）中，首先且几乎立即存在电子信号的下降边沿，因此电子信号的下一个上升边沿被延迟。在这种情况下，在第二热检测信号循环之后，已经检测到上升边沿，并且计时周期112是2个循环。

在第三个测量循环（从2T到3T）中，同样首先存在电子信号的下降边沿，但是在一些延迟之后，因此电子信号的下一个上升边沿被进一步延迟。在这种情况下，在第三热检测信号循环之后，已经检测到上升边沿，并且计时周期114是3个循环。

不同的时间周期是由在计时器开始时刻0、T、2T、3T等的电子信号的不同相位Ɵ0、Ɵ1、Ɵ2…导致的。因为信号是不同步的，所以相位Ɵ0、Ɵ1、Ɵ2等是不同的。如果计时器在任意脉冲信号的上升边沿开始，则根据概率理论，相位Ɵ可以取[0，360°]范围内的值。

根据对一组测量的持续时间的分析，可以基于电子信号的频率-温度特性的知识导出第二设备处的温度。

注意，持续时间的测量也可以通过电子信号的电压采样并且对数据模式01的循环进行计数来完成，数据模式01即从热检测信号的上升边沿到电子信号的下一个上升边沿。

计时周期中可能的循环数取决于计时器时钟频率。如上所述，计时器时钟通常将在通信总线7上信号频率的2.5到10倍的范围内。可能期望更高的计时器时钟频率，但是成本更高。类似地，可以使用较低的计时器时钟频率，例如低至通信总线7上信号频率的1.1倍。这将只给出两种可能的测量结果，因此可能需要更大的数据集。

一种优选的布置提供了三种可能的测量结果（即1、2或3个循环）。可能的测量次数由N=roundup(f_up/f_down)给出，其中f_up是上游控制器的频率，且f_down是下游单元的频率。

图12示出了该方法的电路仿真结果。顶部的图示出了计时器开始时刻（0、T、2T等），中间的图示出了热检测信号（即较快的时钟信号），并且底部的图示出了电子信号。

通过将计时器操作典型地重复数百或数千次，获得统计数据集{N}。1个循环、2个循环等的时间周期的出现次数使得能够导出分布曲线。当电子信号的周期由于热效应而稍微改变时，分布曲线也会改变。

图13A至13D提供了仿真结果。它们示出了第二单元的不同温度的延迟周期的不同分布，导致时钟频率降低。根据第二设备中晶体的分布信息和频率-温度特性，可以推导出温度。

注意，在真实系统中在检测边沿和测量时间周期中的操作会有一些时间损失。图11示出了假设计时器可以立即开始计数的理想化的表示。然而，在图13的仿真中，计时器开始时有2个循环的延迟。因此，尽管计时器读出仍然是例如1个周期，但是真实时间花费实际上是3个时钟循环。因此，在图13中，x轴代表基于时钟周期的真实时间花费。

测量的持续时间、以及特别是它们的分布的分析包括统计分析，例如时间间隔或其函数的平均值或任何其他值的计算，或者例如时间间隔或其函数的分布或任何其他散布的分析。

从上面的示例可以看出，记录的时间间隔的数量越多，从分布中获得的信息就越多。通过执行多个时间间隔的分析，可以更好地确定第二设备的操作频率。持续时间测量的次数至少为十，优选至少为一百。甚至可能有1000次或更多次测量。

显然，从图13A到图13D，分布正在向右移动。对于与图13A相关的时间间隔，时间间隔的平均值的计算将导致比与图13B相关的时间间隔的类似计算更小的值，且以此类推。持续时间的分布或任何其他散布可以用于分析。

图11示出了简单周期性信号形式的电子信号（10101010…）。在真实应用中，信号是不同的。它可以包括任何比特序列，诸如1010011001。当计时器在这种情况下工作时，如果等待下一个01转变，则计时器输出可能是非常高的值。然后，热计算结果将被此数据破坏。

为了解决这个问题，控制器可以监控电子信号并进行判断，该判断为将哪些持续时间测量纳入考虑。例如，持续时间测量可以仅针对电子信号中的“101”、“001”或“01”的数据模式被保持（图11中示出了101和01）。这意味着下一个01转变距离开始时间最多不超过（电子信号的）两个比特周期远。因此，持续时间的值的范围是1到N，其中N是热检测信号和电子信号的时钟频率之间的比率（向上取整到最接近的整数）。例如，对于图11，则只有持续时间1、2和3是可能的。时间花费值（如图13所示）则为从M到N+M，其中M是开始计时器所需的循环数。

N的值越高，分布图的分辨率越高。然而，在大量测量的情况下，即使是低比率（例如接近3）也能实现精确的温度确定。

即使温度变化导致计时中的非常小的变化，其也可以被检测到。例如，如果在温度Ta下进行1000次计时测量，计时测量的频率密度可以如下所示：

计时器读出 1 2 3

频率 100 800 100。

如果温度小量改变到Tb，则来自计时器的数据可能只影响少量值，如下所示：

计时器读出 1 2 3

频率 95 803 102。

这些变化可能由电子信号周期中的纳秒级的变化引起，因为电子信号的信号边沿只需要纳秒级的延迟就可以穿过热检测信号边沿的计时时刻。

这提供了向增大值的移动，例如如图13所示。读出仍然在1到3的范围内，但是分布的变化反映了温度的变化。例如，平均值从2.000变为2.007。

也可以执行校准阶段。

至少，校准可以在已知温度下发生。然而，校准可能涉及在两个已知温度（T1和T2）下进行测量。

在每个校准温度下，获得持续时间的分布。从频率-温度曲线和从晶体振荡器的公式获得在已知的一个或多个温度下确定的晶体频率。

然后，可以将函数拟合到分布的两个值（即，从分布中导出的度量，诸如平均值或散布的度量或其组合）。然后，校准过程使得能够在持续时间度量和温度之间提供映射。

注意，映射可能不需要实际计算频率。然而，校准则基于电子信号（即第二振荡器）的频率-温度特性的知识。

校准可以基于两个校准温度T1和T2之间的插值/外推。根据校准测量值，针对每个温度计算代表性时间值（诸如平均值）；t_ref1和t_ref2。从频率-温度曲线和从晶体振荡器的公式获得在两个温度T1和T2下的确定的晶体频率f1和f2。

然后可以获得参考时间值和相应的参考频率值：

t_ref= t_ref2 - t_ref1

f_ref = f2-f1。

因此，该校准过程提供了时间延迟变化和频率变化之间的映射。时间值的变化成为参考时间值，并且频率的变化成为参考频率值。通过导出变化值作为参考，补偿任何恒定的时间间隔贡献成为可能。

校准后，系统预备好以供使用。

这涉及执行温度测量，即当下游侧存在未知温度Tx时。

获得新的时间值t_measured。

然后计算时间差为tx= t_measured - t_ref1。

然后获得频率差为fx= tx / t_ref * f_ref。

这将测量频率与参考频率值的比率设置为等于测量时间间隔与参考时间值的比率。换句话说，它基于时间间隔和频率之间的线性关系。

未知温度下晶体的频率则被获得为

f =fx + f1。

这是来自已知温度下两次测量的线性插值或外推。根据晶体的频率温度曲线和晶体振荡器的公式，可以导出温度Tx。

持续时间度量和温度之间可以有直接的映射，或者可以有频率的中间确定，然后基于已知的温度-频率特性将其转换成温度。

尽管热检测信号的时钟频率高于电子信号的时钟频率，但是它仍然没有足够的分辨率来测量（即，看出）由温度变化引起的时间差。

图14示出了一种温度感测方法。

在步骤140中，在第一控制器处生成热检测信号，第一热检测信号由第一晶体振荡器计时。

在步骤142中，从第二设备接收电子信号，该电子信号基于低于第一时钟频率的第二时钟频率。

在步骤144中，测量预定时刻的热检测信号的边沿和电子信号的预定类型的下一个检测到的边沿之间的作为热检测信号的循环数的持续时间。

在步骤146中，分析一组测量的持续时间，从而基于电子信号的频率-温度特性的知识来确定第二设备处的温度。

该方法可以包括校准步骤，其中已知第二设备处于特定的一温度或一组温度，诸如室温和/或一个或多个调节的已知温度。这为校准后续温度测量提供了参考信息。

上面已经结合有线系统描述了本发明。然而，相同的概念可以应用于无线系统。特别地，其中输入信号经历依赖于频率的时间延迟的任何系统都可以利用上述方式。

举例来说，无线信号可以利用频率调制。信号调制将不会在时域中造成任何损失，而时钟频率变化将改变用于生成调制载波信号的原始脉冲信号的计时和持续时间。因此，在接收侧解调之后，可以恢复时域中与原始载波信号相关的所有信息。

在室外照明系统的另一个示例中，第二设备是照明器的一部分，并且温度感测设备也是照明器的一部分。第二设备是光源（例如LED）的驱动板。温度感测设备在照明器的控制板中。驱动板靠近光源且具有较高功耗。它会导致在温度方面更差的工作条件。控制板相对不太靠近光源并且具有较低功耗。

电子信号例如是为光源供电的PWM信号。PWM信号基于专用的PWM芯片。PWM信号的频率在芯片数据表中规定，并且PWM信号的频率值取决于外围RC电路。正常情况下，温度对电容值的影响大于对电阻值的影响，即电容器随温度的偏移高于其他部件。因此，根据电容器的温度-电容关系、通过上述方式获得的PWM信号的测量频移，可以获得电容器的温度。

图15的顶部两个图示出了频率调制的无线信号，包括原始载波信号（其传送数据模式）和频率调制的所得信号。底部两个图示出了接收后的信号，其具有由用于编码比特模式的时钟信号的频率变化引起的延迟。可以使用如上所述的方式来分析该比特模式（载波信号）。

上述系统利用控制器/处理器来处理数据以确定温度。

图16图示了用于实施上述控制器或处理器的计算机150的示例。

计算机150包括但不限于PC、工作站、膝上型电脑、PDA、掌上设备、服务器、存储器等。通常，就硬件架构而言，计算机150可以包括一个或多个处理器151、存储器152以及一个或多个经由本地接口（未示出）通信耦合的I/O设备153。如本领域已知的，本地接口可以是例如但不限于一条或多条总线或其他有线或无线连接。本地接口可以具有附加元件，诸如控制器、缓冲器（高速缓存）、驱动器、中继器和接收器，以实现通信。此外，本地接口可以包括地址、控制和/或数据连接，以实现上述部件之间的适当通信。

处理器151是用于执行可以存储在存储器152中的软件的硬件设备。处理器151可以是几乎任何定制的或商业上可获得的处理器、中央处理单元（CPU）、数字信号处理器（DSP）或与计算机150相关联的几个处理器中的辅助处理器，并且处理器151可以是基于半导体的微处理器（以微芯片形式）或微处理器。

存储器152可以包括易失性存储元件（例如，随机存取存储器（RAM），诸如动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）等）和非易失性存储元件（例如ROM、可擦可编程只读存储器（EPROM）、电子可擦可编程只读存储器（EEPROM）、可编程只读存储器（PROM）、磁带、光盘只读存储器（CD-ROM）、磁盘、软盘、盒式磁带、卡式磁带等）中的任何一个或组合。此外，存储器152可以包含电子、磁性、光学和/或其他类型的存储介质。注意，存储器152可以具有分布式架构，其中各种部件位于彼此的第二位置，但是可以由处理器151访问。

存储器152中的软件可以包括一个或多个单独的程序，程序中的每一个包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。根据示例性实施例，存储器152中的软件包括合适的操作系统（O/S）154、编译器155、源代码156和一个或多个应用157。

应用157包括许多功能部件，诸如计算单元、逻辑、功能单元、过程、操作、虚拟实体和/或模块。

操作系统154控制计算机程序的执行，并提供调度、输入输出控制、文件和数据管理、存储器管理以及通信控制和相关服务。

应用157可以是源程序、可执行程序（目标代码）、脚本或包括要执行的指令集的任何其他实体。当源程序时，则通常经由编译器（诸如编译器155）、汇编器、解释器等翻译该程序，以便结合操作系统154正确操作，其中这些编译器、汇编器、解释器等可以被包括在存储器152中，也可以不被包括在存储器152中。此外，应用157可以被编写为具有数据和方法类的面向对象编程语言，或者具有例程、子例程和/或函数的过程编程语言，例如但不限于C、C++、C#、Pascal、BASIC、API调用、HTML、XHTML、XML、ASP脚本、JavaScript、FORTRAN、COBOL、Perl、Java、ADA、.NET等。

I/O设备153可以包括诸如下列的输入设备，例如但不限于鼠标、键盘、扫描仪、麦克风、相机等。此外，I/O设备153还可以包括输出设备，例如但不限于打印机、显示器等。最后，I/O设备153还可以包括传送输入和输出的设备，例如但不限于网络接口控制器（NIC）或调制器/解调器（用于访问第二设备、其他文件、设备、系统或网络）、射频（RF）或其他收发器、电话接口、网桥、路由器等。I/O设备153还包括用于通过各种网络（诸如因特网或内联网）进行通信的部件。

当计算机150处于操作中时，处理器151被配置为执行存储在存储器152中的软件，以向存储器152传送数据和从存储器152传送数据，并且通常根据软件控制计算机150的操作。应用157和操作系统154被处理器151全部或部分读取，可能在处理器151中缓冲，并然后被执行。

当应用157以软件实施时，应当注意，应用157可以存储在几乎任何由任何计算机相关系统或方法使用或与任何计算机相关系统或方法结合使用的计算机可读介质上。在本文档的上下文中，计算机可读介质可以是电子、磁性、光学或其他物理设备或装置，其可以包含或存储由计算机相关系统或方法使用或与计算机相关系统或方法结合使用的计算机程序。

虽然本发明已经在附图和前面的描述中被详细说明和描述，但是这种说明和描述被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。

本发明适用于自动灯网络健康监控，尤其适用于有线照明网络。然而，本发明适用于包括物联网系统的其他系统。

测量的持续时间可以在上升边沿之间、下降边沿之间或上升边沿与下降边沿之间或下降边沿与上升边沿之间。这四种可能性不会改变基本概念。

通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims

1.一种用于感测第二设备的温度的温度感测设备（70），包括：

控制器（74；1），被适配为：

提供具有第一时钟频率的热检测信号；

从所述第二设备接收基于低于所述第一时钟频率的第二时钟频率的电子信号；

测量预定时刻的所述热检测信号的边沿和所述电子信号的预定类型的下一个检测到的边沿之间的作为所述热检测信号的循环数的持续时间（110，112，114）；和

根据对一组测量的持续时间的分析，基于所述电子信号的频率-温度特性的知识来确定所述第二设备处的温度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器（74；1）被适配为测量预定时刻的所述热检测信号的上升边沿到所述电子信号的下一个检测到的上升边沿之间的作为所述热检测信号的循环数的持续时间，所述循环数向上取整到下一个整数。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括地址解码器（80），以能够识别所述电子信号的源。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述一组测量的持续时间仅包括对应于所述电子信号的至多两个比特周期的持续时间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述温度是基于统计分析获得的。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述统计分析包括：

计算所述持续时间或其函数的平均值或任何其他值；或者

分析所述持续时间或其函数的分布或任何其他散布。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括照明系统控制器（1）。

8.一种温度感测系统，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的温度感测设备（70；1）；和

被适配为通过数据通信接口（7）与所述温度感测设备通信的第二设备（2）。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二设备（2）具有第二控制器，所述第二控制器由第二晶体振荡器以所述第二时钟频率计时。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述第二设备（2）包括照明负载和相关联的本地照明控制器。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述温度感测设备（70）的控制器（74）被适配为用处于一个或多个已知温度的第二设备实施校准测量。

12.一种温度感测方法，包括：

（140）在第一控制器处生成热检测信号，所述第一热检测信号由第一晶体振荡器计时；

（142）从第二设备接收电子信号，所述电子信号基于低于所述第一时钟频率的第二时钟频率；

（144）测量预定时刻的所述热检测信号的边沿和所述电子信号的预定类型的下一个检测到的边沿之间的作为所述热检测信号的循环数的持续时间；和

（146）分析一组测量的持续时间，从而基于所述电子信号的频率-温度特性的知识来确定所述第二设备处的温度。

13.根据权利要求12所述的方法，包括基于统计分析确定所述温度，所述统计分析包括：

计算所述持续时间或其函数的平均值或任何其他值；或者

分析所述持续时间或其函数的分布或任何其他散布。

14.根据权利要求11、12或13所述的方法，包括在照明系统控制器（1）处感测第二照明负载处的温度。

15.一种包括代码装置的计算机程序，所述代码装置被适配为，当所述程序在计算机上运行时，实施权利要求11至14所述的方法。