CZ308992B6 - Sensory system, especially in areas with worsened scattering conditions - Google Patents
Sensory system, especially in areas with worsened scattering conditions Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308992B6 CZ308992B6 CZ2020-240A CZ2020240A CZ308992B6 CZ 308992 B6 CZ308992 B6 CZ 308992B6 CZ 2020240 A CZ2020240 A CZ 2020240A CZ 308992 B6 CZ308992 B6 CZ 308992B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sensor
- power supply
- module
- computer
- program unit
- Prior art date
Links
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 title description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 23
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000007958 sleep Effects 0.000 description 4
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 3
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012885 constant function Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013079 data visualisation Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
- E06B3/04—Wing frames not characterised by the manner of movement
- E06B3/06—Single frames
- E06B3/08—Constructions depending on the use of specified materials
- E06B3/20—Constructions depending on the use of specified materials of plastics
- E06B3/22—Hollow frames
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/02—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y20/00—Information sensed or collected by the things
- G16Y20/10—Information sensed or collected by the things relating to the environment, e.g. temperature; relating to location
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
- G16Y40/50—Safety; Security of things, users, data or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
- H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Senzorický systém, zejména do oblastí se zhoršenými rozptylovými podmínkamiSensory system, especially in areas with worsened scattering conditions
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká elektronických zařízení, která v sobě integrují autonomní napájecí zdroj, výpočetní programovou jednotku v podobě mikrokontroleru, senzorickou část a komunikační část. Zařazení spadá do kategorie elektronických zařízení určených pro podporu informovanosti osob s cílem udržení jejich stávajícího zdravotního stavu v oblastech se zhoršenými rozptylovými podmínkami.The invention relates to electronic devices which integrate an autonomous power supply, a computer program unit in the form of a microcontroller, a sensor part and a communication part. The classification falls into the category of electronic devices designed to support the awareness of persons in order to maintain their current state of health in areas with worsened dispersion conditions.
Dosavadní stav technikyState of the art
Současný stav senzorických, automatizačních a komunikačních zařízení je podřízený moderním trendům jako Industry 4.0 a loT. Těmito termíny se označuje obecně čtvrtá průmyslová revoluce, jejíž nedílnou součástí je i tzv. Internet věcí, neboli Internet of Things (ΙοΤ). O loT je možné souhrnně říct, že se jedná o soustavu zařízení, komunikačních protokolů a přístupů, které mají zabezpečit získání informací, jejich zpracování a transport do databáze s cílem dalšího, pokročilejšího zpracování. Do této kategorie je možné zařadit i zařízení popisované v této přihlášce. Jakékoliv loT zařízení musí mít zajištěno napájení, obvykle formou baterie, senzorický systém v podobě snímače některé veličiny, výpočetní a programovou jednotku v podobě mikrokontroleru nebo jednoúčelového zákaznického obvodu a komunikační část, obvykle pracující v některém z bezlicenčních pásem.The current state of sensor, automation and communication devices is subject to modern trends such as Industry 4.0 and loT. These terms generally refer to the fourth industrial revolution, of which the so-called Internet of Things, or Internet of Things (ΙοΤ), is an integral part. In summary, it can be said that it is a system of devices, communication protocols and accesses that are to ensure the acquisition of information, their processing and transport to the database with the aim of further, more advanced processing. The equipment described in this application can also be included in this category. Any loT device must have a power supply, usually in the form of a battery, a sensor system in the form of a sensor of a certain quantity, a computer and program unit in the form of a microcontroller or a single-purpose customer circuit and a communication part, usually operating in one of the unlicensed bands.
Napájecí zdroj loT zařízení je obvykle ve formě baterie, nebo využívá některou z forem alternativního napájení jako například solární fotovoltaický článek.The power supply of the loT device is usually in the form of a battery or uses some form of alternative power supply such as a solar photovoltaic cell.
Senzorický systém je závislý na cílové oblasti použití zařízení loT. Může se jednat o snímač teploty, vlhkosti, vibrací, chemické sloučeniny apod. Snímače jsou buď s digitální komunikací, nebo analogové. Analogové snímače mění svůj fyzikální charakter působením měřené veličiny.The sensor system depends on the target area of application of the loT device. It can be a sensor of temperature, humidity, vibration, chemical compounds, etc. The sensors are either with digital communication or analog. Analog sensors change their physical character by the action of a measured quantity.
Výpočetní programová jednotka je obvykle v podobě některého z široké rodiny mikrokontrolérů. V současnosti se s výhodou používají například 32b mikrokontrolery od společnosti STMicroelectronics. Tyto mikrokontrolery jsou na bázi architektury ARM, obsahují operační paměť, programovou paměť, matematický koprocesor a širokou škálu vstupně-výstupních rozhraní. Nespornou výhodou je také možnost volby mikrokontroleru s nízkým příkonem, kdy klesá spotřeba nutná pro provoz mikrokontroleru na hodnotu okolo jednotek pW.The computer program unit is usually in the form of one of a wide family of microcontrollers. Currently, for example, 32b microcontrollers from STMicroelectronics are preferably used. These microcontrollers are based on the ARM architecture and include RAM, program memory, a math coprocessor and a wide range of I / O interfaces. An undeniable advantage is also the possibility of choosing a microcontroller with low power consumption, which reduces the consumption required to operate the microcontroller to a value around pW units.
Komunikační částí se obvykle rozumí samostatná periferie složená z mnoha hardwarových prvků tvořící jediný funkční celek, který se ke svému okolí chová jako vstupně-výstupní rozhraní. U loT zařízení se obvykle požaduje bezdrátový přenos dat, aby bylo možné nasadit loT zařízení masově. Bezdrátová komunikace pracující obvykle v některém z bezlicenčních pásem např. na frekvenci 433 MHz, 868 MHz apod. Vzhledem k tomu, že loT zařízení jsou obvykle určena pro odesílání malých objemů dat, není nutné ani účelné využívat vyšší komunikační frekvence. Vyšší komunikační frekvence sice umožňují vyšší komunikační rychlost, ale silně se snižuje komunikační dosah a rostou nároky na energii.The communication part usually means a separate peripheral composed of many hardware elements forming a single functional unit, which acts as an input-output interface to its surroundings. For loT devices, wireless data transmission is usually required in order to be able to deploy loT devices en masse. Wireless communication usually operating in one of the unlicensed bands, eg on the frequency 433 MHz, 868 MHz, etc. Due to the fact that loT devices are usually designed for sending small amounts of data, it is not necessary or efficient to use higher communication frequencies. Higher communication frequencies allow higher communication speeds, but the communication range is greatly reduced and energy requirements increase.
V současné době užívané senzorické systémy s bezdrátovou komunikací jsou popsány např. v:Currently used sensor systems with wireless communication are described, for example, in:
Seah, WKG, Eu, ZA, Tan, HP Wireless Sensor Networks Powered by Ambient Energy Harvesting (WSN-HEAP) - Survey and Challenges. 1st international conference on wireless communication, vehicular technology, information theory and aerospace & electronic systems technology, vol. 1, 2009,Seah, WKG, Eu, ZA, Tan, HP Wireless Sensor Networks Powered by Ambient Energy Harvesting (WSN-HEAP) - Survey and Challenges. 1st international conference on wireless communication, vehicular technology, information theory and aerospace & electronic systems technology, vol. 1, 2009,
- 1 CZ 308992 B6- 1 CZ 308992 B6
Raghunathan, V., Ganeriwal, S., Srivastava, M. Emerging techniques for long lived wireless sensor networks. IEEE communications magazine, 2006, vol. 44, 4, pp. 108-114 a v Rault, T., Bouabdallah, A., Challal, Y. Energy efficiency in wireless sensor networks: A top-down survey. Computer networks, 2014, vol. 67, pp. 104-122.Raghunathan, V., Ganeriwal, S., Srivastava, M. Emerging techniques for long lived wireless sensor networks. IEEE communications magazine, 2006, vol. 44, 4, pp. 108-114 and in Rault, T., Bouabdallah, A., Challal, Y. Energy efficiency in wireless sensor networks: A top-down survey. Computer networks, 2014, vol 67, pp. 104-122.
Obecný stav techniky představují následující patentové dokumenty:The general state of the art is represented by the following patent documents:
Patentová přihláška GB 2356077 A popisuje zabezpečovací systémy. Okna obsahují jazýčkový spínač, který je přidržován permanentním magnetem v rámu okna. Systém je napájen z primární baterie a je zde také přítomen odnímatelný kryt pro výměnu baterie. Vynález se dále odkazuje na možnost užití rtuťového spínače, snímače teploty, fotodiody a Dopplerova radaru. Celý uvedený systém pro zabezpečení je mechanicky navržen pro okenní a dveřní šasi typu „EuroGroove“. Narušení zabezpečení je oznámeno pomocí bezdrátové komunikace. Naproti tomu předkládaný vynález patent cíleně monitoruje parametry uvnitř místností a umožňuje vizualizovat informace, získané bezdrátově z nadřazeného systému. Napájení je u předkládaného vynálezu řešeno autonomně, s využitím obnovitelných zdrojů. Není řešen kryt bateriového systému, senzorický systém není odnímatelný jako u patentu GB 2356077 A. Odesílání dat u předkládaného vynálezu je periodické a není podřízeno vnějšímu vzruchu, pohybový snímač odesílá data při detekci pohybu, nebo periodicky, dle nastavení chování. Možnost implementace je u předkládaného vynálezu do libovolného okna/dveří, kdežto u patentu GB 2356077 A je vazba na proprietámí šasi typu „EuroGroove“.Patent application GB 2356077 A describes security systems. The windows contain a reed switch which is held in place by a permanent magnet in the window frame. The system is powered by the primary battery and there is also a removable battery replacement cover. The invention further refers to the possibility of using a mercury switch, a temperature sensor, a photodiode and a Doppler radar. The entire security system is mechanically designed for "EuroGroove" window and door chassis. A security breach is reported via wireless communication. In contrast, the present invention purposefully monitors parameters within rooms and makes it possible to visualize information obtained wirelessly from a superior system. In the present invention, the power supply is solved autonomously, using renewable sources. The battery system cover is not addressed, the sensor system is not removable as in GB 2356077 A. The data transmission of the present invention is periodic and not subject to external excitation, the motion sensor sends data when motion is detected, or periodically, depending on the behavior setting. The possibility of implementation in the present invention is in any window / door, while in the patent GB 2356077 A there is a binding to a proprietary chassis of the "EuroGroove" type.
Patentová přihláška CZ 2018205 A popisuje zabezpečení objektů a budov, kdy je primárně sledován pohyb objektu, ve kterém je systém integrován pomocí magnetometru a akcelerometru. Systém je napájen primární baterií. Pokud je detekován pohyb a je zajištěna přesná sekvence vnějších vzruchů, je odeslána informace na vzdálený server pomocí bezdrátové komunikace.Patent application CZ 2018205 A describes the security of objects and buildings, where the movement of the object is primarily monitored, in which the system is integrated by means of a magnetometer and an accelerometer. The system is powered by a primary battery. If motion is detected and an accurate sequence of external excitations is ensured, the information is sent to the remote server via wireless communication.
CZ 2018205 A řeší způsob hlídání určeného předmětu/objektu, a teprve v případě manipulace s ním systém odesílá varovnou/informační zprávu. Senzorický systém, včetně vyhodnocovacího sw v mikrokontroleru je jednostranně zaměřen na detekci pohybu pomocí několika senzorů s cílem zvýšení přesnosti detekce a minimalizaci falešných varování. Naproti tomu u předkládaného vynálezu senzorický systém pouze zaznamená (nevyhodnocuje ho) a takto získanou informaci ve zvolených intervalech odesílá. Cílem předkládaného vynálezu není monitorovat okno jako takové, ale periodicky (ne při vnějším přerušení) odečítat fyzikální veličiny týkající se ovzduší nebo pohybu.CZ 2018205 A solves the method of guarding the specified object / object, and only in the case of manipulation with it the system sends a warning / information message. The sensor system, including the evaluation software in the microcontroller, is unilaterally focused on motion detection using several sensors in order to increase the accuracy of detection and minimize false warnings. In contrast, in the present invention, the sensor system only records (does not evaluate) it and sends the information thus obtained at selected intervals. The object of the present invention is not to monitor the window as such, but to read the physical or movement-related physical quantities periodically (not in the event of an external interruption).
Přihláška US 2018268671 AI se týká zabezpečovacích systémů. Okna obsahují jazýčkový/é spínač/e, který/é je přidržován permanentním magnetem v rámu okna. Při detekci otevření okna je bezdrátově odeslána informace o otevření. Systém jev provozu pouze při detekci od jednoho ze spínačů. Napájení je primární baterií. Naproti tomu předkládaný vynález cíleně monitoruje parametry uvnitř místností a umožňuje vizualizovat informace, získané bezdrátově z nadřazeného systému. Napájení je u předkládaného vynálezu řešeno autonomně, s využitím obnovitelných zdrojů. Na rozdíl od US 201826867 AI, není v předkládaném vynálezu řešen kryt bateriového systému. Odesílání dat je periodické a není podřízeno vnějšímu vzruchu. Pohybový snímač odesílá data při detekci pohybu, nebo periodicky, dle nastavení chování.US 2018268671 A1 relates to security systems. The windows include a reed switch (s) which is held in place by a permanent magnet in the window frame. When a window is detected, the opening information is sent wirelessly. The system is operating only when detected by one of the switches. Power is the primary battery. In contrast, the present invention specifically monitors parameters within rooms and allows visualization of information obtained wirelessly from a parent system. In the present invention, the power supply is solved autonomously, using renewable sources. Unlike US 201826867 A1, the present invention does not address the cover of the battery system. Sending data is periodic and is not subject to external excitement. The motion sensor sends data when motion is detected, or periodically, depending on the behavior setting.
Přihláška US 2005024207 AI popisuje bezdrátový senzor s knoflíkovou baterií, který řeší monitorování otevření okna. Jedná se o implementaci jazýčkového spínače, který je aktivován magneticky. Naproti tomu předkládaný vynález cíleně monitoruje parametry uvnitř místností a umožňuje vizualizovat informace, získané bezdrátově z nadřazeného systému. Napájení je u předkládaného vynálezu řešeno autonomně, s využitím obnovitelných zdrojů. Na rozdíl od US 2018268671 není v předkládaném vynález řešen kryt bateriového systému. Odesílání dat je periodické a není podřízeno vnějšímu vzruchu. Pohybový snímač odesílá data při detekci pohybu, nebo periodicky, dle nastavení chování.US 2005024207 A1 discloses a wireless button battery sensor that monitors window opening. This is an implementation of a reed switch that is activated magnetically. In contrast, the present invention specifically monitors parameters within rooms and allows visualization of information obtained wirelessly from a parent system. In the present invention, the power supply is solved autonomously, using renewable sources. Unlike US 2018268671, the present invention does not address a battery system cover. Sending data is periodic and is not subject to external excitement. The motion sensor sends data when motion is detected, or periodically, depending on the behavior setting.
-2CZ 308992 B6-2EN 308992 B6
Užitný vzor CN 209539077 U řeší řízení vyklápění okna z rámu. V řešení jsou použity snímače teploty a vlhkosti, které jsou však určeny pro rozhodovací proces otevírání okna. Na rozdíl od předkládaného vynálezu je napájení díky přítomnosti motoru řešeno standardním střídavým proudem, bez přítomnosti baterií. A na rozdíl od předkládaného vynálezu je systém instalován na rámu (vně), nikoliv uvnitř rámu okna.Utility model CN 209539077 U solves the control of tilting the window out of the frame. The solution uses temperature and humidity sensors, which are, however, designed for the decision-making process of opening a window. In contrast to the present invention, the power supply is solved by standard alternating current due to the presence of the motor, without the presence of batteries. And unlike the present invention, the system is installed on the frame (outside), not inside the window frame.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Předmětem vynálezu je účelové elektronické zařízení, určené k instalaci do okenního rámu, sloužící primárně pro informování osob o stavu venkovního ovzduší.The subject of the invention is a special-purpose electronic device intended for installation in a window frame, serving primarily for informing persons about the state of the outdoor air.
Senzorický systém s bezdrátovou komunikací, zejména do prostor se zhoršenými rozptylovými podmínkami, dále jen zařízení, je určeno pro instalaci do okenního rámu do oblasti, která je přístupná zevnitř obývaných prostor. Jeho velikost a tvar je uzpůsoben vnitřním dutinám v rámu okna a jedná se tedy o spíše podlouhlý tvar. Mechanické ukotvení v rámu okna není součástí tohoto popisu. Umístění ze strany obývaných prostor, tedy vnitřní strany oken, zajišťuje stabilnější tepelné podmínky, a tedy delší životnost zařízení. Ve vnitřní části okenního rámu, kde je zařízení umístěno, je vyveden vizualizační panel, který zobrazuje informace. Tento panel je buď ve formě prosté světelné signalizace, například svítivými diodami UED, nebo ve formě grafického displeje, například LCD. Zařízení neobsahuje mechanické spínače. Na vnější straně okenního rámu je umístěn solární fotovoltaický panel, který zajišťuje hlavní přísun energie pro provoz zařízení. Se zařízením je spojený pomocí kabelů, které procházejí vnitřní strukturou okenního rámu. Znázornění možného umístění zařízení v okenním rámuje na obrázku 1.The sensor system with wireless communication, especially in areas with worsened scattering conditions, hereinafter referred to as the device, is intended for installation in a window frame in an area that is accessible from inside the inhabited areas. Its size and shape is adapted to the internal cavities in the window frame and is therefore a rather elongated shape. The mechanical anchorage in the window frame is not part of this description. The location on the side of the living space, ie the inner side of the windows, ensures more stable thermal conditions and thus a longer service life of the equipment. In the inner part of the window frame, where the device is located, there is a visualization panel that displays information. This panel is either in the form of a simple light signal, such as a UED, or in the form of a graphic display, such as an LCD. The device does not contain mechanical switches. A solar photovoltaic panel is located on the outside of the window frame, which provides the main power supply for the operation of the device. It is connected to the device by means of cables that pass through the internal structure of the window frame. An illustration of the possible location of the device in the window frames is shown in Figure 1.
Na obrázku 1 jsou znázorněny vnitřní dutiny rámu okna. Vnitřní uspořádání je unikátní a přesnou strukturu určuje výrobce oken.Figure 1 shows the inner cavities of the window frame. The internal layout is unique and the exact structure is determined by the window manufacturer.
Napájecí zdroj zařízení je hybridní konstrukce. Výstupní napětí je stabilizováno na hodnotě 3,3 V. Toto napětí je dostatečné pro správnou fimkcí všech částí zařízení. Napájecí zdroj je typu DCDC. Vstupní napětí zdroje je stejnosměrné, to je převedeno na stejnosměrné pulzní. Pulzní průběh napětí je vhodný pro efektivní transformaci úrovně napětí. Výstupní napětí je usměrněno a stabilizováno. Vstupní a výstupní úroveň napětí je rozdílná. Oproti běžné lineární stabilizaci je zdroj typu DCDC řádově efektivnější. Nevýhodou je určitý rozkmit (ripple) výstupního napětí v řádech desítek mV. Vstupní napětí je dvojího charakteru. Primárně je využíván solární fotovoltaický článek s napětím 1,5 V, který dodává dostatek energie pro činnost zařízení v průběhu dne. Jako doplňkový zdroj energie slouží akumulátor na bázi lithia. Proto je napájecí zdroj hybridního charakteru. V případě dostatečné úrovně světelného záření je využíván solární fotovoltaický panel, který své energetické přebytky ukládá do akumulátoru. Tento akumulátor je využíván v případě nedostačeného osvětlení a samozřejmě v noci. Tato hybridní konstrukce dovoluje nahradit primární zdroje energie ve formě baterií, a není tedy nutné jev průběhu životnosti zařízení měnit. Další výhodou je stálá fiinkce zařízení v průběhu dne, vázaná na intenzitu slunečního záření. Zařízení podle předloženého vynálezu využívá napájecí zdroj s unikátní konstrukcí. V napájecím zdroji je filtrační indukčnost integrována ve formě dlouhého meandru vodivého spoje mezi výstupem napájecího zdroje a další částí zařízení. Příklad realizace napájecího zdroje s filtrační indukčností ve formě vodivého spojen, je uveden na obrázku 2. Tato indukčnost filtruje a účinně potlačuje vyšší harmonické složky napětí, které jinak negativně ovlivňují chod nízkopříkonových spotřebičů, jako například mikrokontrolerů.The power supply of the device is a hybrid design. The output voltage is stabilized at 3.3 V. This voltage is sufficient for the correct function of all parts of the device. The power supply is of the DCDC type. The input voltage of the source is DC, it is converted to DC pulse. The pulse voltage profile is suitable for efficient voltage level transformation. The output voltage is rectified and stabilized. The input and output voltage levels are different. Compared to conventional linear stabilization, a DCDC type source is an order of magnitude more efficient. The disadvantage is a certain ripple of the output voltage in the order of tens of mV. The input voltage is of a dual nature. The solar photovoltaic cell with a voltage of 1.5 V is primarily used, which supplies enough energy for the operation of the equipment during the day. A lithium-based battery serves as an additional energy source. Therefore, the power supply is of a hybrid nature. In the case of a sufficient level of light radiation, a solar photovoltaic panel is used, which stores its energy surplus in the battery. This battery is used in case of insufficient lighting and of course at night. This hybrid design allows the replacement of primary energy sources in the form of batteries, and therefore it is not necessary to change the phenomenon during the life of the equipment. Another advantage is the constant function of the device during the day, linked to the intensity of sunlight. The device according to the present invention uses a power supply with a unique design. In the power supply, the filter inductance is integrated in the form of a long meander of conductive connection between the output of the power supply and another part of the device. An example of a power supply with a filter inductance in the form of a conductive connection is shown in Figure 2. This inductance filters and effectively suppresses higher harmonic voltage components that otherwise adversely affect the operation of low power appliances, such as microcontrollers.
Senzorický systém zařízení je také hybridní z pohledu komunikačních možností snímačů. Jsou zde implementovány jak analogové snímače, tak i digitální. Mezi analogové snímače patří snímače teploty akumulátoru. Tyto snímače jsou běžnou součástí akumulátorů a jsou určeny pro kontrolu jejich teploty. V případě detekce nízké, nebo vysoké teploty je přerušeno nabíjení, aby se předešlo zničení akumulátoru. Dalším analogovým snímačem je pasivní infračervený snímač PIR, kterýThe sensor system of the device is also hybrid in terms of communication possibilities of sensors. Both analog and digital sensors are implemented here. Analog sensors include battery temperature sensors. These sensors are a common part of batteries and are designed to control their temperature. If a low or high temperature is detected, charging is interrupted to prevent damage to the battery. Another analog sensor is a passive infrared sensor PIR, which
-3CZ 308992 B6 umožňuje monitorovat pohyb v dané místnosti. Údaje o pohybu jsou důležitou diagnostickou veličinou a mají dvojí využití:-3GB 308992 B6 allows you to monitor movement in a given room. Motion data is an important diagnostic variable and has two uses:
1. Vizualizace informací je energeticky náročná. Vizualizace je tedy spuštěna jen v tom případě, když je v místnosti detekován pohyb a dochází tak k šetření energií, zejména při provozu z akumulátoru.1. Information visualization is energy intensive. Therefore, the visualization is triggered only when motion is detected in the room, thus saving energy, especially when operating on battery power.
2. Data o pohybu jsou odesílána do nadřazeného systému k dalšímu zpracování za účelem zjištění, zdaje v dané oblasti pohyb či nikoliv. Tento údaj je důležitý zejména v souvislosti se seniory, kdy je možné v případě dlouhodobé neaktivity aktivovat alarm a provést vizuální zjištění aktuálního stavu.2. The movement data is sent to the superior system for further processing in order to determine whether there is movement in the area or not. This information is especially important in connection with seniors, when it is possible to activate an alarm in the event of long-term inactivity and perform a visual assessment of the current state.
Mezi digitální snímače patří kombinovaný snímač teploty a vlhkosti vzduchu, který komunikuje pomocí rozhraní I2C®. Tento snímač sbírá informace o kvalitě ovzduší v místnosti a tyto informace jsou přenášeny jako diagnostická veličina do nadřazeného systému k dalšímu zpracování. Dále je přítomný snímač intenzity osvětlení. Údaje ze snímače intenzity osvětlení jsou také přenášeny do nadřazeného systému k dalšímu zpracování. Snímače jsou provozovány přerušovaně z důvodu šetření energií. Zařízení je periodicky uspáváno a probouzeno s cílem změřit požadovaná data a tyto odeslat.Digital sensors include a combined temperature and humidity sensor that communicates via the I2C® interface. This sensor collects information about the air quality in the room and this information is transmitted as a diagnostic value to the superior system for further processing. There is also a light intensity sensor. The data from the light intensity sensor is also transferred to the higher-level system for further processing. The sensors are operated intermittently to save energy. The device is periodically put to sleep and wake up in order to measure the required data and send it.
Uspání a probuzení elektronického zařízení jsou obecně užívané pojmy, které vyjadřují energetický stav určitého elektronického zařízení. V případě „uspání“ zařízení je označován takový stav, který odpojí všechny nedůležité prvky zařízení a toto odebírá pouze minimální energii - přechází do energeticky úsporného stavu, kdežto „probuzením“ je myšlen takový stav, kdy elektronické zařízení přechází z úsporného stavu do stavu normální fúnkce se všemi subsystémy v provozu. Taktéž označení „senzor“ a „snímač“ jsou termíny označující stejnou elektronickou komponentu, nicméně v technické praxi je dnes spíše užívaný termín „snímač“. Senzor se používá jen v případě zavedených termínů jako například „senzorický systém“.Sleep and wake electronic devices are commonly used terms that express the energy state of a particular electronic device. In the case of "sleep" of the device is a state that disconnects all unimportant elements of the device and this takes only minimal energy - goes into energy-saving state, while "wake-up" means a state where the electronic device goes from standby to normal function with all subsystems in operation. Also the terms "sensor" and "sensor" are terms denoting the same electronic component, however, in technical practice today the term "sensor" is more commonly used. The sensor is only used in the case of established terms such as "sensor system".
Výpočetní a programová jednotka je ve formě soustavy elektronických součástek a mikrokontroleru. Příkladem takového mikrokontroleru může být například mikrokontroler STM32L0152 s jádrem ARM 32-bit Cortex™-M3 s programovou pamětí FLASH o kapacitě 128 kB, operační pamětí RAM 8 kB a pamětí EEPROM o kapacitě 128 B. Mikrokontroler je určen do prostředí s teplotami v rozmezí -40 až +105 °C a má velmi nízkou klidovou spotřebu energie. V případě přechodu do úsporného režimu odebírá pouze 1,15 μΑ a přechod do standardního stavu mu trvá 8 ps. V běžném provozuje jeho spotřeba podřízena jeho pracovní frekvenci s přepočtem 230 pA/MHz. Výpočetní a programová jednotka zajišťuje fúnkce jako řízení napájení periferií, obsluhu snímačů jak digitálních, tak analogových, centralizuje měřená data a zajišťuje jejich odeslání pomocí bezdrátového komunikačního modulu a zajišťuje vizualizaci uživatelských dat. Výpočetní a programová jednotka zajišťuje správnou fúnkci mikrokontroleru a jeho periferií. Součástí výpočetní programové jednotky je také vizualizační modul, který zajišťuje vizualizaci dat buď logickou formou (svítivá dioda LED) svítí/nesvítí, nebo grafickou formou v podobě displeje LCD.The computer and program unit is in the form of a system of electronic components and a microcontroller. An example of such a microcontroller can be STM32L0152 microcontroller with ARM 32-bit Cortex ™ -M3 core with FLASH program memory with a capacity of 128 kB, RAM RAM 8 kB and EEPROM memory with a capacity of 128 B. The microcontroller is designed for environments with temperatures in the range - 40 to +105 ° C and has very low quiescent energy consumption. In the case of transition to the power saving mode, it draws only 1.15 μΑ and the transition to the standard state takes 8 ps. In normal operation, its consumption is subject to its operating frequency with a conversion of 230 pA / MHz. The computer and program unit provides functions such as peripheral power control, operation of both digital and analog sensors, centralizes the measured data and ensures their sending via a wireless communication module and provides visualization of user data. The computer and program unit ensures the correct function of the microcontroller and its peripherals. A part of the computer program unit is also a visualization module, which provides data visualization either in a logical form (LED) on / off, or in a graphic form in the form of an LCD display.
Komunikační část, nebo také komunikační modul, je soustava elektronických komponent, jejichž cílem je příjem dat na straně lokálního vstupně-výstupního rozhraní SPI (sériové periferní rozhraní) a jejich bezdrátové odeslání na nominální pracovní frekvenci (tzv. nosná frekvence). Komunikační modul je tzv. transceiver, umožňuje tedy data také bezdrátově přijímat a interpretovat je na lokálním SPI rozhraní. Komunikační sběrnice SPI je principiálně sériová komunikace s přítomným hodinovým signálem. Umožňuje vysoké komunikační rychlosti při zajištění stability přenosu. Jedná se o běžnou komunikační sběrnici. Komunikační modul pracuje v přerušovaném provozu, protože má vysoké nároky na spotřebu energie. Má dva základní pracovní režimy. Režim „příjem“ umožňuje naslouchat datové komunikaci v lokálním prostředí a přijímat data. Energetická spotřeba je v tomto režimu střední. Režim „odesílání“ je energeticky nejnáročnější a je určen k odesílání dat. V případě, že není potřeba odesílat data, ani není třeba přijímat data, komunikační modulThe communication part, or also the communication module, is a set of electronic components whose goal is to receive data on the side of the local I / O interface SPI (serial peripheral interface) and send them wirelessly at the nominal operating frequency (so-called carrier frequency). The communication module is a so-called transceiver, so it also allows data to be received wirelessly and interpreted on the local SPI interface. The SPI communication bus is basically serial communication with the present clock signal. Allows high communication speeds while ensuring transmission stability. This is a common communication bus. The communication module works in intermittent operation because it has high demands on energy consumption. It has two basic operating modes. The "receive" mode allows you to listen to data communication in the local environment and receive data. Energy consumption is medium in this mode. The "send" mode is the most energy-intensive and is designed to send data. If there is no need to send data or receive data, the communication module
-4CZ 308992 B6 přechází do úsporného režimu, kdy odebírá jednotky μΑ. Modul se periodicky probouzí a naslouchá, jestli nejsou v jeho oblasti odesílána nějaká data. Řízení pracovních režimů zajišťuje výpočetní a programová jednotka. Odesílání dat je podřízeno nejen potřebě odesílat data, ale také aktuálnímu stavu elektrické energie. O tomto stavu informuje výpočetní a programová jednotka, která komunikuje s napájecím zdrojem. V případě potřeby odeslat data je komunikační modul „probuzen“ a jsou mu poskytnuta data pomocí rozhraní SPI. Modul provede registraci do bezdrátové lokální sítě, odešle data a je opět „uspán“. Tento stav, z pohledu komunikace, je dovolen díky tomu, že procesy, které je potřeba řídit, nebo vizualizovat, jsou pomalé a mění se v řádu desítek minut, nebo jednotek hodin. Např. změna kvality ovzduší ve městě není záležitostí sekund. Pro takovéto případy je možné opakované probouzení a příjem/odesílání dat s periodou 15 minut. Jedná se tedy o čtyři energeticky náročné operace za hodinu a po zbytek časuje zařízení „uspáno“.-4GB 308992 B6 goes into power save mode, where it removes μΑ units. The module wakes up periodically and listens for any data in its area. The control of working modes is provided by a computer and program unit. Sending data is subject not only to the need to send data, but also to the current state of electricity. The computer and program unit, which communicates with the power supply, informs about this state. If it is necessary to send data, the communication module is "awakened" and data is provided to it via the SPI interface. The module registers to the wireless local network, sends the data and is "asleep" again. This state, from a communication point of view, is allowed due to the fact that the processes that need to be controlled or visualized are slow and change in the order of tens of minutes, or units of hours. E.g. Changing air quality in a city is not a matter of seconds. For such cases, it is possible to wake up repeatedly and receive / send data with a period of 15 minutes. These are therefore four energy-intensive operations per hour, and for the rest of the time the device "sleeps".
Senzorický systém s bezdrátovou komunikací, zejména do prostor se zhoršenými rozptylovými podmínkami podle níže popsaného vynálezu, tvoří napájecí akumulátor, napájecí fotovoltaický článek, výpočetní a programová jednotka, senzorická část a komunikační část.The sensor system with wireless communication, especially in areas with degraded scattering conditions according to the invention described below, consists of a power accumulator, a power photovoltaic cell, a computer and program unit, a sensor part and a communication part.
Blokové schéma zařízení je znázorněno na obr. 3.The block diagram of the device is shown in Fig. 3.
Napájecí zdroj je soustava vzájemně propojených elektronických komponent, která má za cíl dodávat na svůj výstup elektrickou energii o určité hodnotě elektrického napětí a definovaném maximálním odběrném proudu. Potřebnou energii odebírá napájecí zdroj ze vstupního terminálu, ke kterému je přivedeno elektrické napětí určité hodnoty s definovaným maximálním odběrem proudu. Jedná se tedy o převodník, který ze svého vstupu odebírá energii, tu transformuje na jinou napěťovou úroveň a dává k dispozici na svůj výstup.The power supply is a system of interconnected electronic components, which aims to supply to its output electrical energy with a certain value of electrical voltage and a defined maximum consumption current. The required energy is taken by the power supply from the input terminal, to which an electrical voltage of a certain value with a defined maximum current consumption is applied. It is therefore a converter that takes energy from its input, transforms it to another voltage level and makes it available for its output.
Fotovoltaický panel je elektronická komponenta složená z tenkých polovodičových řezů, obvykle z křemíku, která transformuje dopadající světelné záření na elektrickou energii s určitou účinností. Na svůj výstup dodává elektrický výkon, definovaný napětím a proudem. Tyto veličiny jsou závislé na konstrukci panelu a na jeho velikosti.A photovoltaic panel is an electronic component composed of thin semiconductor sections, usually silicon, that transforms incident light radiation into electrical energy with some efficiency. It supplies electrical power to its output, defined by voltage and current. These quantities depend on the construction of the panel and its size.
Akumulátor je elektrochemická komponenta, která slouží k uskladnění energie. Tato energie je v akumulátoru uložena ve formě chemických vazeb. V případě, že je na svorky akumulátoru přivedeno elektrické napětí o určité velikosti, toto způsobí tok proudu akumulátorem. Tento proud vyvolává v akumulátoru chemické procesy. V případě, že je na svorky akumulátoru připojen elektrický odpor, tak vlivem svorkového napětí je vyvolán průtok proudu tímto odporem. Akumulátor tedy dodává elektrický výkon, přičemž se postupně mění chemické vazby v akumulátoru, který se tímto vybíjí.An accumulator is an electrochemical component that is used to store energy. This energy is stored in the battery in the form of chemical bonds. If a certain amount of electrical voltage is applied to the battery terminals, this will cause current to flow through the battery. This current causes chemical processes in the battery. If an electrical resistor is connected to the battery terminals, the current flow through this resistor is caused by the terminal voltage. The accumulator thus supplies electrical power, while the chemical bonds in the accumulator, which are thus discharged, gradually change.
Filtrační indukčnost ve formě meandru spoje na desce plošných spojů (DPS) je možné považovat za elektronickou komponentu. Běžně se filtrační indukčnost dodává ve formě diskrétní součástky, která se na DPS pájí. Díky meandrovitému tvaru spoje vzniká indukčnost určité velikosti a není tedy třeba ji dodávat ve formě diskrétní součástky. Filtrační indukčnost se používá k filtraci obvykle vyšších frekvencí, tedy k jejich potlačení. V případě, že je filtrační indukčnost zařazena do série mezi napájecí zdroj a spotřebič, je možné snížit úroveň rušení vyššími frekvencemi a tím zvýšit kvalitu napájení.The filter inductance in the form of a printed circuit board meander (PCB) can be considered as an electronic component. Normally, the filter inductance is supplied in the form of a discrete component that is soldered to the PCB. Due to the meandering shape of the joint, an inductance of a certain size is created and it is therefore not necessary to supply it in the form of a discrete component. Filter inductance is used to filter usually higher frequencies, ie to suppress them. If the filter inductance is connected in series between the power supply and the appliance, it is possible to reduce the level of interference by higher frequencies and thus increase the quality of the power supply.
Snímače jsou obvykle děleny na analogové a digitální. Ve své podstatě jsou všechny snímače analogové, ale svým charakterem se mohou jevit jako digitální. Analogový snímač je například taková elektronická komponenta, která mění svůj elektrický odpor vlivem změny teploty. Digitální podoba takového snímače je interpretace binárního čísla na jeho výstupu, které je úměrné teplotě snímače.Sensors are usually divided into analog and digital. In essence, all sensors are analog, but by their nature they can appear digital. An analog sensor is, for example, an electronic component that changes its electrical resistance due to a change in temperature. The digital form of such a sensor is the interpretation of a binary number at its output, which is proportional to the temperature of the sensor.
Snímač pohybuje elektronická komponenta, která umožňuje detekovat přítomnost pohybu v určité oblasti. Obvykle se vyznačuje extrémně nízkou spotřebou elektrické energie, a proto bývá implementována v bateriových aplikacích.The sensor is moved by an electronic component that allows the presence of motion in a certain area to be detected. It is usually characterized by extremely low power consumption and is therefore implemented in battery applications.
-5CZ 308992 B6-5GB 308992 B6
Vizualizační modul umožňuje interpretovat digitální informaci vizuální cestou. Jedná se tedy například o rozsvícení svítivé diody LED, nebo zobrazení znaku na displeji typu LCD apod. Jeho vstupem je digitální rozhraní připojené k výpočetní a programové jednotce, která modul ovládá. Výstupem moduluje určitá forma světelného záření.The visualization module allows you to interpret digital information in a visual way. It is therefore, for example, the lighting of the LED, or the display of a character on the LCD type display, etc. Its input is a digital interface connected to the computer and program unit, which controls the module. The output modulates some form of light radiation.
Komunikační modul je soustava vzájemně propojených elektronických komponent, která má za cíl transformaci fýzikální podoby informace. Jedná se například o převod informace z podoby TTL, tedy pravoúhlých pulzů s amplitudou 5 V, na radiofrekvenční formu definovanou nosnou frekvencí a amplitudou. Transformace probíhá obousměrně a modul tedy nemá definovaný vstup a výstup. Vstupní a výstupní rozhraní je vždy závislé na pomyslném směru toku informace.The communication module is a system of interconnected electronic components, which aims to transform the physical form of information. It is, for example, the conversion of information from the form of TTL, ie rectangular pulses with an amplitude of 5 V, to a radio frequency form defined by the carrier frequency and amplitude. The transformation takes place in both directions and the module therefore does not have a defined input and output. The input and output interface is always dependent on the imaginary direction of information flow.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Vynález je blíže osvětleno s pomocí výkresů, na kterých je:The invention is further elucidated with the aid of the drawings, in which:
na obr. 1 příklad umístění senzorického zařízení v okenním rámu, na obr. 2 detail napájecí části s filtrační indukčností ve formě meandru vodivého spoje a na obr. 3 blokové schéma senzorického systému s bezdrátovou komunikací.Fig. 1 shows an example of the location of the sensor device in the window frame, Fig. 2 shows a detail of the supply part with filter inductance in the form of a meander of a conductive connection and Fig. 3 shows a block diagram of a sensor system with wireless communication.
Příklad uskutečnění vynálezuExample of an embodiment of the invention
Příklad 1Example 1
Senzorický systém 1 s bezdrátovou komunikací, zejména do prostor se zhoršenými rozptylovými podmínkami je podle obr. 3 tvořen napájecím zdrojem 2, jehož vstupy a zdroje energie tvoří solární fotovoltaický panel 3 a záložní akumulátor 4. Napájecí zdroj 2 je na svém výstupu vodivě spojen s filtrační indukčností 5. Filtrační indukčnost 5 je dále vodivě spojena s výpočetní a programovou jednotkou 6. Výpočetní a programová jednotka 6 je obousměrně propojena se senzorickým modulem 7, vizualizačním modulem 9 a komunikačním modulem 10. Senzorický modul 7 se skládá z digitálních a analogových snímačů 8, kterými mohou být snímač teploty, vlhkosti, intenzity osvětlení, pohybu a úhlu naklonění.According to FIG. The filter inductance 5 is further conductively connected to the computer and program unit 6. The computer and program unit 6 is bidirectionally connected to the sensor module 7, the visualization module 9 and the communication module 10. The sensor module 7 consists of digital and analog sensors 8, which can be a sensor of temperature, humidity, light intensity, movement and tilt angle.
Solární fotovoltaický panel 3 dodává při běžném provozu energii napájecímu zdroji 2, který dodávanou energii transformuje na hodnotu elektrického napětí 3,3 V s maximálním odběrem elektrického proudu 100 mA. Přebytky energie jsou ukládány do akumulátoru 4 ve formě chemické vazby. V noční době, kdy solární fotovoltaický panel 3 nedodává energii, je akumulátor 4 využit pro napájení napájecího zdroje 2. Napájecí zdroj 2 je typu DCDC s pracovní frekvencí 200 kHz s rozkmitem (ripple) výstupního napětí 50 mV.During normal operation, the solar photovoltaic panel 3 supplies energy to the power supply 2, which transforms the supplied energy into a value of 3.3 V with a maximum current consumption of 100 mA. Excess energy is stored in the accumulator 4 in the form of a chemical bond. At night, when the solar photovoltaic panel 3 does not supply energy, the battery 4 is used to supply the power supply 2. The power supply 2 is of the DCDC type with an operating frequency of 200 kHz with a ripple of an output voltage of 50 mV.
Filtrační indukčnost 5 omezuje výskyt vyšších harmonických frekvencí, odvozených od pracovní frekvence zdroje na straně výpočetní a programové jednotky 6.The filter inductance 5 limits the occurrence of higher harmonic frequencies, derived from the operating frequency of the source on the computer and program unit side 6.
Výpočetní a programová jednotka 6 je tvořena mikrokontrolerem STM32L0152 a elektronickými prvky zajišťujícími činnost mikrokontroleru a vstupně-výstupních rozhraní. Výpočetní a programová jednotka 6 provádí funkce řízené vnitřním programem, které zajišťují obsluhu senzorů senzorického modulu 7, dále pak vizualizačního modulu 9 a komunikačního modulu 10. S modulem 7 komunikuje jednotka 6 pomocí analogového a digitálního rozhraní integrovaného v mikrokontroleru. S vizualizačním modulem 9 komunikuje jednotka 6 digitálně. S komunikačním modulem 10 komunikuje programová jednotka 6 obousměrně pomocí rozhraní SPI.The computer and program unit 6 consists of the microcontroller STM32L0152 and electronic elements ensuring the operation of the microcontroller and input-output interfaces. The computer and program unit 6 performs functions controlled by the internal program, which ensure the operation of the sensors of the sensor module 7, then the visualization module 9 and the communication module 10. The unit 6 communicates with the module 7 via analog and digital interfaces integrated in the microcontroller. The unit 6 communicates digitally with the visualization module 9. The program unit 6 communicates with the communication module 10 in both directions via the SPI interface.
- 6 CZ 308992 B6- 6 CZ 308992 B6
Senzorický modul 7 obsahuje sadu digitálních a analogových snímačů 8, monitorujících teplotu, vlhkost, intenzitu osvětlení, pohyb a úhel naklonění. Informace ze snímačů 8 jsou odesílány do jednotky 6, například snímač pohybu informuje jednotku 6 o pohybu v bezprostředním okolí senzorického systému L Případný pohyb je vyhodnocen jednotkou 6 a je aktivován vizualizační modul 9, který zobrazí požadované informace a zároveň je informace o pohybu předána dále ke zpracování pomocí komunikačního modulu 10.The sensor module 7 comprises a set of digital and analog sensors 8, monitoring the temperature, humidity, light intensity, movement and tilt angle. Information from the sensors 8 is sent to the unit 6, for example the motion sensor informs the unit 6 about the movement in the immediate vicinity of the sensor system L. Any movement is evaluated by the unit 6 and the visualization module 9 is activated. processing by communication module 10.
Vizualizační modul 9 zobrazuje informace pomocí rozsvěcení a zhasínání svítivých diod LED. S jednotkou 6 komunikuje vizualizační modul 9 digitálně, kdy jsou předávány jednak informace o adrese LED a jejím stavu, a také o tom, zdali se informace má zobrazovat, či nikoliv.The visualization module 9 displays information by turning the LEDs on and off. The visualization module 9 communicates digitally with the unit 6, where information about the LED address and its status, as well as whether or not the information is to be displayed, is transmitted.
Komunikační modul 10 pracuje v bezlicenčním pásmu 433 MHz a je schopen přenášet data rychlostí 9600 bps (bitů za sekundu). Komunikační modul 10 komunikuje bezdrátově s jiným komunikačním modulem, který mu zasílá předem definované informace.The communication module 10 operates in the unlicensed 433 MHz band and is capable of transmitting data at 9600 bps (bits per second). The communication module 10 communicates wirelessly with another communication module, which sends it predefined information.
Senzorický systém 1 je integrován do okenního rámu takovým způsobem, kdy je vizualizační modul 9 umístěn tak, aby směřoval do obytné části objektu a fotovoltaický panel 3 do venkovního prostředí.The sensor system 1 is integrated into the window frame in such a way that the visualization module 9 is positioned so as to face the residential part of the building and the photovoltaic panel 3 to the outdoor environment.
Výše uvedeným způsobem senzorický systém 1 informuje o aktuální situaci ovzduší pomocí svítivých diod LED a odesílá informace o aktuální teplotě, vlhkosti, intenzitě osvětlení, pohybu a úhlu naklonění. Tuto funkci vykonává autonomně, kdy napájení senzorického systému 1 zajišťuje světelná energie.In the above-mentioned way, the sensor system 1 informs about the current air situation by means of LEDs and sends information about the current temperature, humidity, light intensity, movement and tilt angle. It performs this function autonomously when the light system supplies the sensor system 1.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález lze využít v oblasti automatizace, resp. oblasti „home automation“, kdy je zařízení schopné autonomního provozu bez nutnosti zásahu obsluhy po celou dobu životnosti. Zařízení přitom opakovaně odesílá senzorická data do nadřízeného systému.The invention can be used in the field of automation, resp. "home automation" areas, where the equipment is capable of autonomous operation without the need for operator intervention throughout its life. The device repeatedly sends sensor data to the master system.
Díky možnosti implementace do okenních rámů je možné vytvářet rozsáhlé loT infrastrukturyThanks to the possibility of implementation into window frames, it is possible to create large loT infrastructures
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020240A CZ2020240A3 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Sensory system, especially in areas with worsened scattering conditions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020240A CZ2020240A3 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Sensory system, especially in areas with worsened scattering conditions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ308992B6 true CZ308992B6 (en) | 2021-11-10 |
| CZ2020240A3 CZ2020240A3 (en) | 2021-11-10 |
Family
ID=78410342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020240A CZ2020240A3 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Sensory system, especially in areas with worsened scattering conditions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2020240A3 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2356077A (en) * | 1999-10-26 | 2001-05-09 | Leslie George Briggs | Sensor for security system eg to detect opening of a door or window |
| US20050024207A1 (en) * | 2003-06-06 | 2005-02-03 | Schebel Dean David | Compact wireless sensor |
| US20180268671A1 (en) * | 2013-09-19 | 2018-09-20 | Sensative Ab | Elongated wireless sensor assembly |
| US20190267933A1 (en) * | 2015-12-09 | 2019-08-29 | Brian Patrick Janowski | Solar window construction and methods |
| CN209539077U (en) * | 2018-08-30 | 2019-10-25 | 苏州市建筑科学研究院集团股份有限公司 | It is a kind of to monitor the intelligent window to automatically adjust according to indoor and outdoor surroundings |
| CZ2018205A3 (en) * | 2018-04-27 | 2019-11-06 | IPKA s.r.o. | System for tracking the movement of objects |
-
2020
- 2020-04-28 CZ CZ2020240A patent/CZ2020240A3/en unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2356077A (en) * | 1999-10-26 | 2001-05-09 | Leslie George Briggs | Sensor for security system eg to detect opening of a door or window |
| US20050024207A1 (en) * | 2003-06-06 | 2005-02-03 | Schebel Dean David | Compact wireless sensor |
| US20180268671A1 (en) * | 2013-09-19 | 2018-09-20 | Sensative Ab | Elongated wireless sensor assembly |
| US20190267933A1 (en) * | 2015-12-09 | 2019-08-29 | Brian Patrick Janowski | Solar window construction and methods |
| CZ2018205A3 (en) * | 2018-04-27 | 2019-11-06 | IPKA s.r.o. | System for tracking the movement of objects |
| CN209539077U (en) * | 2018-08-30 | 2019-10-25 | 苏州市建筑科学研究院集团股份有限公司 | It is a kind of to monitor the intelligent window to automatically adjust according to indoor and outdoor surroundings |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2020240A3 (en) | 2021-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105593916B (en) | The processor hazard detection system of bifurcated | |
| JP7445047B2 (en) | Measurement terminal equipment and remote monitoring system | |
| EP3014596B1 (en) | Logic capable power module | |
| US20100298957A1 (en) | Multi-function sensor for home automation | |
| US10578483B2 (en) | Wireless building sensor powered by ambient energy sources with integrated switching module | |
| CN103365279A (en) | State detecting device and system and method for feeding back states of intelligent home system | |
| Pandharipande et al. | Light-harvesting wireless sensors for indoor lighting control | |
| Subramanyam et al. | Design and development of intelligent wireless street light control and monitoring system along with gui | |
| Estevez et al. | Recent advances in green internet of things | |
| CN110045629A (en) | A kind of intelligent security guard house control system | |
| US20190148984A1 (en) | Indoor to Outdoor Wireless Power Delivery | |
| KR101709897B1 (en) | Complex environmental sensor transmitter | |
| CZ308992B6 (en) | Sensory system, especially in areas with worsened scattering conditions | |
| US11136957B1 (en) | Rain gutter power generator | |
| CZ34041U1 (en) | Sensor system with wireless communication, especially in areas with worsened scattering conditions | |
| CN209765295U (en) | Intelligent home management system | |
| Krishna et al. | Home automation using remote control system | |
| CA3057347A1 (en) | Security system with smart connection module | |
| JP2013252007A (en) | Power management device and program for power management | |
| CN205621263U (en) | Wireless sensor network monitored control system for warehouse | |
| Yordanov et al. | Design of a portable system for sensor data acquisition and transmission | |
| CN113452658A (en) | Indoor block terminal control system | |
| Kavitha et al. | Distributed Intelligent Street Lamp Monitoring and Control System Based on Zigbee | |
| US12038187B2 (en) | Multi-sensor platform for a building | |
| CN214670960U (en) | Intelligent infrared security system |