CN1934599A - 低功率rf控制系统 - Google Patents

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戴维·A·萨尔
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Abstract

控制系统允许至少部分响应于来自可由用户操纵的远程控制装置的信号来控制一个部件。它包括至少一个配置来在被激活时处理信号的接收器以及至少一个控制器，该控制器使接收器在包括至少一个激活时期(B，B′，B″)的唤醒事件期间被周期性地激活，并且在唤醒事件期间没有检测到任何信号的情况下被停用。它的特征在于：所述信号在后面跟着至少一个数据命令信号的预同步周期内包括至少一个前导脉冲(P)，并且按照以下方式根据一系列唤醒事件来激活接收器：在预同步周期的整个持续时间内，至少在两个激活时期内激活接收器，并且在前导脉冲期间出现至少一个激活时期。

Description

低功率RF控制系统
技术领域
本发明总体上涉及用于控制例如窗帘、遮蓬、保护屏幕、投影屏幕、照明系统和控件、电池驱动无线电设备、电视和音响装置等的射频(rf)控制系统。
背景技术
在很多商业建筑和住处中使用了能够打开和关闭的窗帘。这种窗帘的示例包括由例如Spring Industries，Hunter-Douglas，Levellor和Somfy制成的水平百叶窗、垂直百叶窗、折叠帘布、卷起式帘布和格状帘布。要理解的是，虽然将窗帘的远程控制设想用作一个示例性的用途，但是在这里所提出的原理可以应用于其它系统，包括但不限于遮蓬、保护屏幕、投影屏幕、照明系统和控件、电池驱动无线电设备、电视和音响装置等，其中期望节省电池能量。
已经提出了用于使窗帘下降或升高或者用于使窗帘的板条在打开和关闭位置之间运动的几种有效系统。在结合在这里被引用作为参考的美国专利No.6,189,592、No.5,495,153和No.5,907,227中披露了这些系统。这些系统包括马达驱动齿轮箱，它耦接到窗帘的倾斜杆或卷管。在给马达供电时，倾斜杆(或卷管)顺时针或逆时针转动。这些系统例如可以通过远程控制单元来操作。通常，这些远程驱动系统包括远程控制单元中的红外线(IR)发射器和与百叶窗机械连接的致动器中的IR接收器。在大多数情况中，接收器保持一直警戒或在接通和断开之间脉动。因此，在发射器发射信号时，接收器可以接收它，但是在脉冲接收器的情况中，只有在接收器处于“接通”状态中时，接收器才能够接收它。接收器为了正常工作可能需要较大量的电流。因此，如果接收器由直流电源例如电池供电，则它能够将电池的电迅速耗尽。另一方面，使接收器在接通和断开之间连续脉动能够帮助提高电池使用寿命，但是电池仍然会相对快速地流失能量，因为在“断开”和“接通”之间的占空比必须相对较短以避免错过用户信号。即使这样，从用户在远处按动控制按钮时到窗帘开始运动之间仍然存在无法接受的延迟。
从专利US5,134,347已知一种用于操作帘布的无线控制系统。该系统包括远程控制装置以及与帘布相联系的控制器和接收器。接收器由控制器周期性地供电和断电。在供电期间，接收器计数它能够检测到的控制信号边缘的数量。如果在供电时期最后边缘数量小于三个，则将接收器断电。相反，如果边缘数量为三个或更多，则在预定时期内给接收器供电，从而使之能够接收控制信号。
从EP1404043中已知一种包括主机和从机的通信系统。在该系统中，主机和从机如此同步，从而主机只在预定时刻向从机发送消息，在这些时刻给主机和从机供电。但是，如果主机和从机不再同步，则它们切换到另一个操作模式，其中主机发送包括长前导部分和数据部分的信号并且其中周期性地给从机供电以检测信号。
虽然这些系统能够节省能量，但是它们需要在相当长的时期内给接收器供电。
本发明的目的在于提供这样一种系统，该系统能够克服上述缺陷并且相对于现有技术的已知系统提供了改进。尤其是，本发明能够使能耗最小化并且使响应时间最小化。
发明概述
这个目的是用如权利要求1所限定的系统实现的。
该系统的各个实施方案由从属权利要求2至14所限定。
用于例如但不限于窗帘、遮蓬、天窗盖和屏幕等部件的射频(rf)控制系统包括可以由用户操纵来发射无线rf信号的远程控制装置。rf接收器与该部件相关联并且被配置来处理rf信号。另外，控制器与该部件相关联以便控制接收器。控制器通过只是周期性地给接收器供电来节省能量。在一个实施方案中，远程装置在发射命令信号之前发射一系列前导脉冲。在该实施方案中，控制器使接收器在第一供电时期内被供电，然后在没有检测到前导信号的情况下断电一段短暂时期，然后供电第二供电时期，然后在没有检测到前导信号的情况下，在重新给接收器再供电之前断电比所述短暂时期更长的长时期。
或者，假设前导脉冲信号例如每隔五毫秒重复，则需要第一接收器供电以采样是否检测到前导信号。由于认识到没有检测到前导信号可能意味着远程装置没有发射前导信号，也可能意味着是在现有前导信号的空闲时期内给接收器供电的，所以在休眠时段后可以给接收器供电第二时间，其长度在已经产生了前导信号的情况下，确保在前导脉冲的至少一个时间周期中可以检测到。
在另一个实施方案中，远程装置在命令信号之前发射单个长前导脉冲(例如，六十毫秒)，并且控制器在前导脉冲时期内的某个时间上给接收器临时供电。在任何情况中，一旦感测到前导信号，接收器就保持被供电，以检测随后的命令信号。
在一个优选实施方案中，前导信号包括多个脉冲，并且每个脉冲的占空比超过百分之五十(50％)。前导信号包括至少六个脉冲并且更优选为十二个脉冲。
如下面进一步提出的一样，在一些实施方案中，控制器在所述长时期的至少大部分期间内以较低的时钟频率工作，并且至少在给接收器供电时以较高的时钟频率工作。如果对控制器有利的话，控制器可以就在所述长时期之后，在给接收器供电之前以低频和高频之间的中频工作。
如果期望的话，可以使至少一个旁路电容器与接收器和地电连接。如在这里所认识到的一样，该接收器的旁路电容器充电的时间随着电容大小而变化，并且电容器越大则充电时间越长，因此在使接收器可运行时的延迟更长。因此，在一个优选实施方案中，旁路电容器可以具有低于500皮法(500pF)的电容。多个旁路电容器可以设有至少一个电容基本上不大于100皮法(100pF)的旁路电容器。我们已经发现这些小电容使得接收器响应时间更快，并且不会过度降低接收器性能。
另外，一些实施方案可以使用表面声波(SAW)谐振电路，以建立用于接收器的中频(IF)振荡器。在使用SAW谐振器时，可以使LC滤波器与接收器相连以便对IF信号进行过滤。另外，可以通过至少一个电池给部件供电，并且该系统可以包括电插入在电池和接收器之间的DC-DC下变换器以给接收器提供电压，并且在最小功率损耗下明显降低电池消耗。
在另一个方面中，用于部件的射频(rf)控制系统包括可以由用户操纵来发射无线rf信号的遥控装置以及与部件相关联并且被配置来处理rf信号的rf接收器。控制器控制接收器。控制器在至少大部分接收器睡眠时期内以较低的时钟频率工作，并且至少在给接收器供电时以较高的时钟频率工作。
在另一个方面中，用于部件的射频(rf)控制系统包括由用户操纵来发射无线rf信号的遥控装置以及与部件相关联并且被配置来处理rf信号的rf接收器。控制器控制接收器。至少一个旁路电容器与接收器以及地电连接。旁路电容器具有低于500皮法(500pF)的电容。
在另外一个方面中，用于部件的射频(rf)控制系统包括由用户操纵来发射无线rf信号的遥控装置以及与部件相关联并且被配置来处理rf信号的rf接收器。控制器控制接收器。表面声波(SAW)谐振电路被配置为接收器的中频(IF)振荡器。如在这里所认识到的一样，这种滤波器优选地比传统的锁相环振荡器启动得更快。
在另一个方面中，用于部件的射频(rf)控制系统包括由用户操纵来发射无线rf信号的遥控装置以及与部件相关联并且被配置来处理rf信号的rf接收器。控制器控制接收器。本发明认识到，系统电池可以提供比接收器所需的电压更高的电压。因此，可以将DC-DC下变换器电插入在电池和接收器之间，以给接收器提供电压。
在另一个方面中，用于部件的射频(rf)控制系统包括由用户操纵来发射无线rf信号的遥控装置以及与部件相关联并且被配置来处理rf信号的rf接收器。控制器控制接收器。控制器自适应地调节噪声阈值，高于该阈值的载波必须被检测出来，以指示控制信号的存在。本发明理解该特征减少了响应于噪声而不是来自发射器的期望信号来给接收器供电的次数。
附图的简要说明
参照以下附图将最清楚地理解本发明在其结构和操作方面的细节，在这些附图中相同的参考标号指代相同的部分，并且其中：
图1为在一个所期望的环境中所示的窗帘致动器的透视图，并且切除了部分机头导轨；
图2为一方框图，显示出本发明的接收器和控制器；
图3为在第一范例中来自远程控制单元的信号的示意图；
图4为在其它范例中来自远程控制单元的信号的示意图；
图5为优选的DC-DC转换器的电路图；并且
图6为当前逻辑部分的流程图。
优选实施方案的详细说明
首先参照图1，为了举例说明的目的，机动窗帘总体上用10表示，它包括窗帘14的致动器，例如可转动杆12，所述窗帘14例如但不限于具有可升起(通过卷起)和可下降(通过滚下或打开)帘布16的帘布组件。如所示一样，倾斜杆12通过零件18可转动地安装在窗帘14的机头导轨20中。在一些实施方案中，倾斜杆12为一管。
虽然将卷起式帘布显示为本低功率rf控制系统的一个非限定的应用实施例，但是要理解的是，在这里所披露的rf控制系统可以用在广泛的其它用途中以控制所想控制的装置。例如，本发明应用于可升起和可下降的折叠帘布和格状帘布以及能够升降的投影机屏幕、遮蓬等。而且，本发明也可以应用于只倾斜系统。因此例如杆12可以为帘布、遮蓬或投影机屏幕或保护屏幕的卷起杆、或者水平(或垂直)百叶窗的倾斜杆、或者其它类似的操作装置。因此要进一步理解的是，本发明的原理适用于广泛的窗帘和其它物体，包括但不限于以下东西：垂直百叶窗、折起式折叠帘布、卷起帘布、格状帘布、天窗盖等。在结合进来用作参考的美国专利No.6,433,498中披露了这种帘布的动力驱动形式。还有，rf控制系统可以用来控制照明系统和控件，以及电池驱动的无线电设备、电视和音响等。
在所示的非限定示例性实施方案中，窗帘14安装在窗架22上以覆盖窗户24，并且杆12可以绕着其纵轴转动。杆12可以接合可用户操纵的短棒(未示出)。在杆12绕着其纵轴转动时，帘布16在打开形态和关闭形态之间上升或下降。
图1显示出机动窗帘10可以包括用于接收用户命令信号的控制信号接收器，优选为信号传感器26。优选的是，通过手持式用户命令信号发生器28产生用户命令信号，该发生器为以例如在100MHz和1000MHz之间并且可能在400和500MHz(400MHz-500MHz)之间的频率，更优选地以433MHz并且还更优选地以433.42MHz工作的射频(RF)远程控制单元。射频遥控单元还可以以868MHz或以2.4GHz或以任意其它授权频率工作。用户命令信号可以包括打开、关闭、上升、下降等。也可以设有手动开关29以便在本地操作下面所述的马达。
电路板30可以设置在机头导轨20中，并且可以例如通过螺钉(未示出)或其它公知方法紧固在机头导轨20上。优选的电路板30包括下面所述的用来处理控制信号的微处理器或控制器。另外，该电路板30包括如下面进一步提出的rf接收器，它被连接来受到微处理器或控制器的控制。
图1显示出优选地通过将马达32栓接到齿轮箱34，而将小型轻便的电动机32耦接到齿轮箱34。将齿轮箱34与杆12键接，从而随着齿轮箱34中的齿轮转动，杆12转动。
要理解的是，马达32与电路板30电连接。为了给马达32供电，一个或多个(在图1中显示出四个)主dc电池36例如AA碱性电池或锂电池可以安装在机头导轨20上并且与电路板30连接。优选的是，电池36为马达的唯一电源，但是本发明也可以应用于从公用ac电网供电的电动窗帘和其它物体。
如下面更详细地描述的一样，用户可以操纵信号发生器28以产生出由信号传感器26感测并且发送给电路板30中的信号处理电路的信号。接着，在位于电路板30上的处理器的控制下，根据由信号发生器28所产生的信号将在电池34和马达32之间的电通路闭合以给马达32供电并且使窗帘打开或关闭。
在其它系统的情况中，电路板30上的处理器例如可以在接收到适当命令信号时根据当前原理给照明系统供电，或者使遮蓬或屏幕上升或下降或者打开或关闭电池驱动的无线电设备、TV或音响。
现在参照图2，可以看到在所控制的设备中的电路板30上的接收器、控制器和支持电路。概括地说，在图2和3中所示的当前接收系统使用非常低的功率，因此明显延长了电池使用寿命。如下面所详细阐述的一样，在该示例性非限定实施方案中并且由于在这里的发明特征，接收器非常灵敏并且它只在七十毫秒内接通、完全稳定并且开始接收信号。
显示出rf接收器40根据本领域公知的rf原理，通过预放大器44和表面声波(SAW)滤波器46与天线42连接。该非限定的示例性rf接收器40为Philips超外差式SA636接收器集成电路。因此，虽然在图2中显示出其引线和引线连接的细节，将只对本发明的显著改进之处进行说明，但是要理解的是，这里所给出的原理同样可以用于其它接收器。
如所示一样，接收器40包括本振48，用于将rf信号下变频为IF。该本振48可以为普通的锁相环(PLL)合成器，但是在该优选实施方案中本振48由表面声波(SAW)谐振电路构成，它能够比PLL合成器启动快得多，并且如本发明所认识到的一样，这样通过减少启动时间而节省了能量。SAW谐振电路优选可以在10至15毫秒中启动。
但是如在这里也认识到的一样，会发生可用的SAW谐振电路没有提供足够的频率间隔，在其它情况下需要足够的频率间隔来允许使用现有的IF滤波器。因此，在该优选实施方案中，LC滤波器50优选为具有低值耦合电容器C23、C25的离散椭圆LC滤波器与接收器40相连，以便对IF信号进行过滤。LC滤波器50包括与耦合电容器C23、C25串联并且与电路电容器C38并联的第一和第二电感器L8、L9(具有图2中所示的以亨利为单位的电感值，这些电感值是示例性的、非限制的)。如所示一样接地电容器C24可以串联连接在位于电感器之间的抽头和地之间。
另外，优选的接收器40与旁路电容器C15、C17、C18、C19、C22、C37、C20和C21相连，它们如所示一样使接收器40与地连接并且创新地具有低电容，它比对于所示的特定示例性rf接收器40设计而言的1/10微法的传统电容低很多。更具体地说，在所示的非限定实施方案中，旁路电容器C15具有220皮法(220pF)的电容，并且其余的旁路电容器具有100皮法(100pF)的电容。本发明已经发现，这些低电容使得接收器40的启动时间快得多，且不会如其它情况所预计出现的一样过度降低接收器的灵敏度。
另外，rf接收器40优选通过由DC-DC下变换器52产生出的3伏直流(3vdc)供能，该变换器插入在图1所示的电池和接收器40之间。下面参照图5更全面地给出变换器52的细节。较不理想的是，可以使用串联稳压器作为DC-DC变换器，或者可以从3伏电池和所谓的“钮扣电池”给接收器直接供电。下面所给出的优选变换器是优选的，因为它在很小的功率损耗的情况下将电池电压转换成可以由接收器40使用的3伏特，从而进一步延长电池使用寿命。
至此，上述部件主要涉及迅速给rf接收器40供电以减少接收器的启动时间，从而节省能量。但是图2还显示出这样的部件，它们用来在给接收器40供电时处理从图1中的远程控制装置28接收到的命令信号。为了理解图2的这些部件如何工作，暂时参照图3。
为了与可以提供具有速率为200脉冲/秒，占空比为45％至55％的六个或十二个前导(预同步、非数据命令)脉冲的前导部分的系统之间具备兼容性，可以如此实施优选实施方案，其中远程控制装置发送占空比为55％的12个前导脉冲。可以采用其它脉冲速率和脉冲数。控制标准可以包括在操作者命令和系统响应之间的可接受的时间延迟、可以分配给前导部分的该延迟时间的量和所允许的占空比。例如，可以采用例如60毫秒的单个长前导脉冲信号，在该情况中需要给接收器供电至在该期间只采样一次，或者可以采用速率为1000脉冲/秒，占空比为55％的六十个脉冲。
在图3中所示的具体实施方案中，其中采用占空比为55％的12个脉冲，来自远程控制装置28(图1)的信号可以包括多个前导脉冲(在图3中标为“pre sync(预同步)”)，之后为单个同步脉冲(在图3中标为“sync(同步)”)和长编码控制信号，它们可以为56位Manchester编码信号。在一些非限定实施方案中可以使用6至12个前导脉冲。这些前导脉冲具有超过50％的占空比，并且优选具有大约55％的占空比。在一个实施方案中，为此，每个前导脉冲的长度可以为2.75ms，并且在这些脉冲之间间隔2.25ms。同步脉冲其长度可以为4.8ms，并且与数据位间隔开640μs。在发送出编码控制信号之后，到下一个同步脉冲开始可以经过62.5ms。
在其它实施方案中，同步脉冲可以省略并且通过“pre sync”前导部分来实现整个同步步骤。
本领域普通技术人员将理解：上述幅移键控或者开关键控调制允许尽可能少地对接收器进行采样以便节能，同时确保检测到至少一部分前导，以指示将要接收到控制信号。
但是如上所述，可以使用其它前导脉冲产生和检测范例。如果远程装置在命令信号之前可以发射例如大约60毫秒的单个长前导脉冲，则控制器可以在前导脉冲周期内的某个时间上给接收器临时供电。在任何情况中，一旦感测到前导，则保持给接收器供电以检测随后的命令信号。
优选的是，前导周期的整个持续时间大于30ms并且小于120ms。
在图4中显示出前导脉冲产生和检测范例的其它实施例，其各个实施例显示出一系列前导脉冲“P”，它们具有例如5毫秒的周期(标为“单个pre-sync脉冲周期”)。在实施例1中，远程控制装置产生占空比为55％的12个预同步脉冲“P”。唤醒条；“B”表示接收器何时由控制器供电。如在实施例1中所示一样，唤醒事件两两一组出现。在实施例1中，一组内的唤醒条“B”两者间隔一个脉冲周期的一半。这确保了在先前没有发出任何脉冲“P”，但是来自远程控制装置的信号已经由用户产生时如果出现了第一唤醒事件，则由于55％的脉冲占空比，在下一个脉冲“P”期间将出现第二唤醒事件(因此接收器将检测到该下一个脉冲)。如图4所示，在整个预同步周期的长度结束之前出现下一组两个唤醒事件B′。
实施例2显示出大致相同的范例，除了脉冲“P”只是以45％的占空比工作。在该实施例中，接收器唤醒事件三个一组出现，并且一组唤醒事件相互间隔一个脉冲周期的三分之一，从而确保了在用户已经使用远程控制装置产生出命令信号的情况下检测到脉冲“P”。如图4所示，在整个预同步周期的长度结束之前出现下一组三个唤醒事件B′。
实施例3显示出另一个范例，其中远程控制装置只是产生单个长预同步脉冲“P”，并且在小于脉冲周期的时间间隔上产生两个接收器唤醒事件B、B′。现在要理解的是，在图4所示的所有前三个实施例中，在也被称为“前导”的预同步信号的整个时间间隔内出现了多组唤醒事件，并且在单个脉冲周期内出现了单组多个事件。
在图4中的实施例4和5显示出这样的范例，其中在预同步信号的整个时间间隔内出现了多个唤醒事件，但是在任意给定的脉冲周期内只出现了单个唤醒事件。在实施例4中，远程控制装置以55％的占空比产生12个脉冲“P”，并且每个周期的两个接收器唤醒事件B、B′如所示一样相互在时间上间隔小于整个预同步信号周期的一半。相反，在实施例5中，远程控制装置以45％的占空比产生12个脉冲“P”，并且三个接收器唤醒事件B、B′、B″如所示一样相互在时间上间隔小于整个预同步信号周期的三分之一。
回来参照图2，一慢接收器信号强度指示器滤波器54和一快接收器强度指示器滤波器60与接收器40和控制器56连接，用来通过下面参照图6所述的控制器56在分析之前进行如下处理。两个滤波器可以由Salen key噪声滤波器实现，并且慢滤波器54具有例如200微秒(200μs)的时间常数，而快滤波器60具有例如10微秒(10μs)的时间常数。快滤波器60的输出被微控制器56用来确定是否已经检测到载波信号。在检测到载波信号时，微控制器56使用慢滤波器54的输出来检测信号的持续存在(或不存在)以降低噪声影响。与微控制器56连接的比较器58接收慢滤波器54的输出，以给微控制器56提供数字信号。这通常被称为“限幅器”。
转到控制器56，在非限定实施方案中，控制器56可以用MicrochipTechnologies制造的IC型16LF819-I/SO来实施，要理解的是当前的原理可以应用于如在这里所述一样工作的任意控制器(可以不同地称为“微控制器”、“处理器”、“微处理器”或“中央处理单元”)。如所示一样，给复位电路62供电可以用来在初始给控制器56通电时使它复位。
如这里所指的一样，控制器56不仅处理来自接收器40的信号以确定如何控制例如具有相应接口68、70的系统64、66(例如部件马达、光开关等)，而且它也根据下面的内容将接收器40接通和断开。为此，设置可以由PNP晶体管实现的开关72，它在下面的逻辑决定接通接收器40时由控制器56选择地闭合，以使来自变换器52的电压(在图2中的“+3.0V”)接通到接收器40上(如在图2中由“3V RF”引线所示一样)。另外，控制器56可以编程为接受来自特定远程控制装置的命令。在该情况中，当用户在适当地操纵图1所示的远程控制装置28的同时按压程序按钮76时，控制器56点亮程序发光二极管(LED)74，以表明来自远程控制装置28的信号由控制器56存储以供将来识别。
由控制器56提供的特定类型的部件控制逻辑在各个部件之间是不同的，并且对于当前低功率rf控制系统而言不是关键。在这里被结合作为参考的美国专利No.6060852中披露了控制器56在卷起式窗帘方面可以实现的一种控制逻辑的细节。可以采用其它类型的控制范例来响应来自远程控制装置28的用户产生的命令信号，例如用于窗帘的简单“打开”和“关闭”命令，用于屏幕的“上”和“下”命令，以及用于照明系统、无线电设备、TV和其它电子或电气部件的“接通”和“断开”命令。控制器56根据其中脉冲的定时解码控制信号中的数据。
在详细描述控制器56如何控制接收器40降低功耗之前，现在参照图5中的电路图对优选的非限定DC-DC变换器52进行说明，如上所述该变换器用来以最小功率损耗将电池电压转换成供接收器40使用的3伏特。该优选的非限定变换器52的技术规范为：
a.输入电压：5V至14V
b.输出电流：0mA至15mA
c.效率：在50μA输出下最低70％
在15mA输出下最低80％
本发明针对使用DC-DC变换器的优点作出以下论述。期望使用“AA”电池使小窗帘工作大约4年，该电池在这期间提供了大约75微安(75μA)的平均电流。假设使用线性稳压器代替DC-DC变换器来给接收器供电，则它将消耗大约50微安，并且窗帘控制器消耗另一个10微安，从而只留下15微安来驱动窗帘。如果每个星期使小窗帘完全上升和下降一次，则所需的平均电流大约为7微安，从而在窗帘每个星期操作不超过两次的情况下，该电池将持续四年。但是使用DC-DC下变换器导致将接收器电流要求降低为小于20微安，从而使得在四年时期内进行三倍多的操作。为此，DC-DC变换器在该示例性的非限定实施方案中是优选的。
参照图5的示意图，非限定的示例性DC-DC变换器52如下操作。在该电路的左手部分上的“IC6”为微功率线性稳压器，它在变换器52开始操作之前通过双二极管D4的引线2和电阻器R61给电路供电。另外，稳压器“IC6”通过电阻器R44和R43给比较器IC7的引线4提供参考电压。在来自电阻器R46和R45所提供的+3.0V的反馈低于参考电压时，使比较器的输出变低，从而使晶体管Q10和Q9导通，使电感器L1的输入升高至电池电压。这使得电流开始流经电感器L1，从而给输出滤波器电容器C10和C33充电。电容器C41提供AC磁滞，以使比较器IC7的输出保持低，直到从电容器C41排干电荷。在主要由电容器C41和电阻器R46和R45所形成的时间常数决定的时间之后，比较器IC7的引线3上升为高于引线4，从而使比较器IC7的输出变高，这使晶体管Q10和Q9截止。这中断了电流流经晶体管Q9。但是，电感器L1反抗流经电流的任何突变，因此使电感器L1的输入降低，直到它找到另一个电流源。就在它通过接地电位之后，D6中的两个二极管导通以提供电流源。在输入上原先为正的电感器两端的电压现在为负，大约为3.3V，从而减缓并且最终停止电流流动。在该电流停止时，电感器L1的输入升高，二极管D6截止，并且最终电感器两端的电压为零。流经电感器L1的电荷存储在电容器C10和C33中。因为电容器C10的电容较大，所以在输出端的电压+3.0V的变化小于3mV，从而对由接收器40所需的脉冲负载提供极好的调节。
因为在各种受控装置中使用的电池电压的范围较宽，所以可以提供第二反馈路径来补充经过电阻器R46的路径。如果电感器L1原先在固定的时期内一直与电池连接，而不管电池电压如何，那么从电池转移到输出电容器的电荷量将随着电感器L1两端的电压的平方变化。如果电感器L1与低电池电压连接的时间足以提供用来驱动接收器40的电流，则在高电池电压下，电感器L1将饱和，从而使变换器的用途失效。因此，第二反馈路径由电阻器R47和二极管D5提供。该反馈与电池电压成正比，但只是在晶体管Q9导通期间，从而晶体管Q9在高电池电压情况下导通的时间与低电池电压相比缩短很多。在D4的引线1上的二极管的用途在于防止比较器IC7的引线3上的电压过度升高至高于供应电压，否则会损坏比较器IC7。电容器C40为送往比较器IC7的引线4的参考电压提供滤波器，从而使电压没有噪声。电容器C36为使比较器IC7稳定所需的输出电容器。
因此，在所示的优选的非限定实施方案中，变换器52在很宽的负载范围内高效工作，因为：
a.使用了非常小的参考电流和反馈电流——每个都为280nA，
b.使用了低电流比较器，典型地为600nA，
c.采用了平均为400nA的最小开关驱动电流，
d.在D6中采用了低正向电压，
e.采用了电感器时间常数乘以其饱和电流的高乘积。
还优选的是，存储电容器(C10)具有较低的等效串联电阻(ESR)，以使输出上的波纹电压最小。
现在参照图6，可以看到由控制器56用来给接收器40供电和断电所使用的优选逻辑的细节。该优选逻辑在图4的实施例1中实施。如本发明所期望的一样，在用户按动在图1所示的远程控制装置28上的命令按钮时，产生rf命令信号，该信号之前为重复的前导部分(表示载波)，表明后面将是命令数据。该优选前导部分包括多个脉冲，每个脉冲具有5毫秒的周期和超过百分之五十(50％)的占空比，例如每个脉冲可以具有55％的占空比。前导部分包括至少六个脉冲，并且更优选包括12个脉冲。前导部分如下所述周期性发出。
记住，用来控制给接收器40供电的逻辑在状态100处开始并且前进至判断菱形框102，其中它确定是否到了唤醒(供电)接收器的时间。如果是，则逻辑前进至方框104以使控制器56的时钟频率升高至中频例如125KHz，该控制器在接收器40处于长睡眠期间以30KHz运行。时钟在该中频下运行预定的启动时间，例如2毫秒，这时逻辑前进到方框106以使时钟频率升高至4MHz。然后在方框108处给接收器供电一段短暂的唤醒时间周期，例如80毫秒，从而利用参照图2所述的部件优点来快速实现操作效力。优选的是，该激活周期的持续时间不大于40μs并且小于160μs。
上述操作的原因在于，如在这里所认识到的一样，控制器56在接收器40供电期间必须完全准备好分析接收器40的输出，这需要控制器以4MHz的时钟频率运行。但是，在以这个频率运行时，消耗了相对较多的能量，从而在没有给接收器供电时，控制器只以30KHz工作，从而节省能量。但是如这里所进一步了解的一样，控制器56在从30KHz过渡到更高频时具有例如2毫秒的启动时间，但是几乎可以瞬时从中频(例如125KHz)变为处理来自接收器40的信号所需的高频(例如，4MHz)。在该启动时间内以高频运行，如在这里所认识到的一样，消耗了太多的能量。因此，控制器56在启动时间内以中频运行以进一步节省能量，并且一旦已经完成了过渡，则以所需的高频运行。
当在方框108处给接收器40供电时，逻辑前进到判断菱形框110以确定在唤醒时间内是否已经检测到前导部分。如果是，则接收器在方框112处保持被供电，并且来自远程控制装置28的命令信号由控制器56适当地处理以使受控装置64和/或66完成由命令信号表示的动作。一旦该命令完成，则该逻辑结束以在开始状态100处重新开始。
相反，当在唤醒期间在判断菱形框110处没有检测到前导部分时，则将接收器40断电并且振荡器在方框114处返回到中频持续一段短暂的“打盹”时间例如2.5毫秒。在其打盹之后，在方框116处再次给接收器40供电一段短暂的唤醒时间，并且使时钟速度增大至高频。
当在方框116处给接收器40供电时，逻辑前进到判断菱形框118以确定在唤醒时间内是否已经检测到前导部分。如果是，则接收器在方框112处保持通电，并且由控制器56处理来自远程控制装置28的命令信号。一旦该命令完成，则该逻辑结束以在开始状态100处重新开始。
相反，当在唤醒期间在判断菱形框118处没有检测到前导部分时，在方框120处使接收器40断电一段长睡眠时间例如54毫秒。这时，控制器56的时钟频率在方框122处降至低(例如30KHz)速，并且在该长睡眠时期结束时该逻辑返回到判断菱形框102，以返回肯定的测试结果。
这样，该系统10在接收器40的唤醒周期之间尽可能长时间地等待，以降低能耗，并且仍然确保检测出所出现的第一传送。
本发明还考虑到在控制器56中的其它逻辑，以自适应地建立噪声阈值，以便改变环境rf噪声水平。一般来说，在图2中所示的比较器电路和控制器56忽略了信号强度低于标称噪声阈值的信号。但是，可以如下调节噪声阈值(必须检测出高于它的载波以开始上面的逻辑)，以便改变周围rf噪声水平。起初，在还没有检测到任何控制信号时，两个滤波器54、60的噪声阈值设定得相对较低。但是当控制器56确定已经检测到伪载波时(如试图处理信号而没有成功解码信号的情况一样)，控制器56升高噪声阈值，高于它的载波必须被检测到，以启动上面的逻辑。
在该说明书中，术语“接收器被激活(激励)”指的是它能够检测信号，而术语“接收器被停用”指的是它处于这样一个模式中：其中它需要极少的能量或者优选根本不需要任何能量，并且其中它不能检测信号。可以通过使接收器与电源装置连接来激活接收器，并且通过使之与电源装置断开来停用它。也可以在给接收器供电的情况下，通过使其元件中的一个切换到特定的空闲状态来停用接收器。例如，可以通过阻断本振48或者通过将其“功率下降”输入(PWR DOWN，引线8)连接到低逻辑电平(GND)来停用接收器40。
前面所述的系统为一种rf系统，但是本发明也可以应用于其它系统，尤其是IR系统。

Claims (14)

1.一种控制系统，用于至少部分响应于来自可由用户操纵的远程控制装置(28)的信号来操作部件(10)，该系统包括至少一个配置为在被激活时处理信号的接收器(40)以及至少一个控制器(56)，该控制器(56)使接收器(40)在包括至少一个激活时期(B，B′，B″)的唤醒事件期间被周期性地激活，如果在唤醒事件期间没有检测到任何信号则使接收器(40)被停用，其特征在于：
所述信号在位于至少一个数据命令信号之前的预同步周期内包括至少一个前导脉冲(P)，并且
按照以下方式根据一系列唤醒事件激活接收器(40)：在预同步周期的整个持续时间内，至少在两个激活时期内激活所述接收器，并且在前导脉冲期间出现至少一个激活时期。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中，在第一唤醒事件结束和下一个唤醒事件开始之间的时间段大于所述预同步周期的整个持续时间的70％。
3.如权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述预同步周期包含一个前导脉冲(P)。
4.如权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述预同步周期包含几个前导脉冲(P)。
5.如权利要求4所述的控制系统，其中，所述预同步周期包含6至12个前导脉冲(P)。
6.如权利要求4或5所述的控制系统，其中，唤醒事件包括至少两个激活时期，在这些连续激活时期之间的时间段小于前导脉冲的持续时间，并且在唤醒事件的第一激活时期和唤醒事件的最后一个激活时期之间的时间段大于在第一前导脉冲结束和下一个前导脉冲开始之间的时间段。
7.如权利要求6所述的控制系统，其中，在两个连续的激活时期之间的时间段大于前导脉冲的持续时间的70％。
8.如前面权利要求中任一项所述的控制系统，其中所述激活时期持续时间比检测载波信号所需的时间更长并且比该所需时间的两倍短。
9.如权利要求8所述的控制系统，其中，所述激活时期持续时间大于40μs并且小于160μs。
10.如前面权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述接收器为rf信号，并且其中，所述接收器为rf接收器。
11.如前一权利要求所述的控制系统，其中，在所述rf接收器的射频信号强度指示器输出(RSSI输出)和所述控制器之间插入快滤波器(60)和慢滤波器(54)，所述快滤波器的输出(FRSSI)用来从rf信号中检测载波信号的存在并且保持接收器被激活，所述慢滤波器的输出RSSI用来从rf信号中提取数字信息。
12.如前面权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述控制器时钟频率在接收器被停用时被设定为最小值，并且在接收器被激活时被切换到更高的数值。
13.如前面权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述接收器的激活使其供电装置激活，所述接收器的停用使其供电装置停用。
14.如前面权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述预同步周期的整个持续时间大于30ms并且小于120ms。
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