DE212014000144U1

DE212014000144U1 - Gefahrenmeldeanlagen mit gegabelten Prozessoren

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Publication number: DE212014000144U1
Application number: DE212014000144.7U
Authority: DE
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-02-11
Anticipated expiration: 2024-07-18
Also published as: US9612602B2; US9964973B2; CN105593916A; AU2014290032B2; US9958885B2; US20150022026A1; US20150022349A1; US9710001B2; CN105593916B; US20150021993A1; EP3022721B1; CA2943993A1; EP3022721A1; JP2016532944A; CA2918662A1; AU2014290032A1; CA2918662C; US20150022368A1; JP6257763B2; CA2943993C

Abstract

Batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage, wobei die Anlage gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi betrieben wird, wobei die Anlage Folgendes umfasst: eine Gleichstromquelle; und mehrere stromverbrauchende Komponenten, die von der Gleichstromquelle bereitgestellten Strom verbrauchen, wobei die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid, einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ niedrigen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist, und einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ hohen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem zweiten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist, umfassen; wobei mindestens eine der stromverbrauchenden Komponenten ein Stromzuteilungsschema durchsetzt, so dass die Gleichstromquelle die Anlage für eine Mindestbetriebsdauer elektrisch betreiben kann, wobei das Stromzuteilungsschema ermöglicht, dass die Anlage gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi für eine modusspezifische Laufzeitbeschränkung während der Mindestbetriebsdauer betrieben wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht Priorität an den vorläufigen US-Patentanmeldungen Nr. 61/847,905, eingereicht am 18. Juli 2013, bzw. 61/847,916, eingereicht am 18. Juli 2013. Jede der vorstehend genannten Patentanmeldungen ist in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke durch Bezugnahme aufgenommen.
Technisches Gebiet
Diese Patentschrift betrifft Systeme und Verfahren zum Verwalten des Stromverbrauchs in einer Gefahrenmeldeanlage. Insbesondere betrifft diese Patentschrift Schaltkreise und Verfahren zum Maximieren der Energieeffizienz für batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlagen.
Hintergrund
Gefahrenmeldeanlagen, wie Rauchmelder, Kohlenmonoxidmelder, kombinierte Rauch- und Kohlenmonoxidmelder sowie Anlagen zum Erkennen anderer gefährlicher Zustände, werden aus Sicherheitsgründen in Wohn-, Handels- und Industrieumgebungen verwendet. Diese Anlagen können mit Netzstrom, Batteriestrom, einer Kombination von sowohl Netz- als auch Batteriestrom oder einem Bedienfeld elektrisch betrieben werden. Da diese Anlagen weiterentwickelt werden, um Funktionen zusätzlich zur Gefahrenerkennung auszuüben, entstehen zusätzliche Anforderungen an den Strom, insbesondere für Anlagen, die nur über eine Batteriequelle elektrisch betrieben werden. Dementsprechend sind Schaltkreise und Techniken zum effizienten Verwalten des Stromverbrauchs in Gefahrenmeldeanlagen notwendig.
Zusammenfassung
Gefahrenmeldeanlagen gemäß hierin beschrieben Ausführungsformen funktionieren so, dass sie ausfallsichere Sicherheitsfunktionen und Benutzerschnittstellenfunktionen unter Verwendung von Schaltkreistopologie und Stromzuteilungsverfahren, die den Stromverbrauch minimieren, bereitstellen. Die Sicherheitsfunktionen können Umgebungsbedingungen (z. B. Rauch, Wärme, Feuchtigkeit, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Radon und andere Giftgase) in der Nähe der jeweiligen Gefahrenmeldeanlage überwachen und anwesende Personen alarmieren, wenn eine Umgebungsbedingung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die Benutzerschnittstellenfunktionen können Funktionen mit relativ hohem Strombedarf einschließen, die die Interaktion eines Benutzers mit der Gefahrenmeldeanlage verbessern. Zum Beispiel können zu Benutzerschnittstellenfunktionen Sprachalarme, sprachliche Installationsanweisungen, Cloud-Kommunikationen (z. B. Senden von Überwachungsdaten an die Cloud oder Senden von Benachrichtigungen an ein Mobiltelefon, Empfangen von Befehlen, wie eines Ruhebefehls, von der Cloud), Kommunikationen von Gerät zu Gerät (z. B. Kommunikation mit anderen Gefahrenmeldeanlagen), visuelle Sicherheitsanzeigen (z. B. zeigt ein grünes Licht Sicherheit und ein rotes Licht Gefahr an), Verarbeitung taktiler und nichttaktiler Eingabebefehle und Softwareaktualisierungen gehören. Viele dieser Merkmale können relativ hohe Anforderungen an die Stromressourcen stellen (z. B. insbesondere kabellose Datenübertragungsfunktionen).
In einer Ausführungsform kann die Gefahrenmeldeanlage eine oder mehrere Komponenten durch Power-Gate selektiv ansteuern, um Strom zu sparen. Durch Nichtansteuern einer Komponente können Ruhestromverluste für die Komponente, die nicht angesteuert wird, im Wesentlichen verhindert werden. Der Lastschalter, der effektiv eine Stromquelle von der Komponente trennt, kann einen Ruhestrom aufweisen, dieser ist jedoch viel weniger als beim Ansteuern der Komponente. In dieser Ausführungsform kann eine Gefahrenmeldeanlage eine Gleichstromquelle, einen mit der Gleichstromquelle gekoppelten Leistungsbus und eine erste Gruppe von Komponenten, die so funktionieren, dass sie durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können, aufweisen, wobei die erste Gruppe von Komponenten einen ersten Gefahrensensor aufweist. Die Anlage kann auch einen Power-Gate-Schaltkreis aufweisen, der die erste Gruppe von Komponenten selektiv mit dem Leistungsbus koppelt und davon entkoppelt. Die Anlage weist ferner eine zweite Gruppe von Komponenten auf, die nicht durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können. Die zweite Gruppe von Komponenten kann mit dem Leistungsbus gekoppelt sein und kann einen zweiten Gefahrensensor aufweisen. Außerdem kann die Anlage einen Steuerschaltkreis aufweisen, der zum Steuern des Power-Gate-Schaltkreises dient, indem der Power-Gate-Schaltkreis angewiesen wird, mindestens eine Komponente der ersten Gruppe von Komponenten selektiv mit dem Leistungsbus zu koppeln und davon zu entkoppeln.
In einer anderen Ausführungsform kann eine Gefahrenmeldeanlage eine Schaltkreisanordnung mit gegabeltem Prozessor aufweisen. In dieser Ausführungsform kann die Gefahrenmeldeanlage mehrere Sicherheitssensoren aufweisen, wie einen Rauchsensor, einen Kohlenmonoxidsensor und einen Wärmesensor. Sie kann einen Sicherheitsprozessor aufweisen, der zum Kommunizieren mit den Sicherheitssensoren und zum Aktivieren eines Alarms dient, wenn einer der Sicherheitssensoren ein Gefahrenereignis erkennt. Die Anlage kann auch einen Anlagenprozessor aufweisen, der zum Ausführen mehrerer Benutzerschnittstellenfunktionen dient. Der Sicherheitsprozessor kann durch einen relativ niedrigen Stromverbrauch und relativ begrenzten Verarbeitungsstrom im Vergleich zu dem des Anlagenprozessors gekennzeichnet sein, und der Sicherheitsprozessor dient zum unabhängigen Aktivieren des Alarms, unabhängig davon, ob der Anlagenprozessor funktioniert.
In noch einer anderen Ausführungsform kann ein Gleichstromzuteilungsschema von der Gefahrenmeldeanlage verwendet werden. In dieser Ausführungsform kann eine batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage eine Gleichstromquelle und mehrere stromverbrauchende Komponenten, die von der Gleichstromquelle bereitgestellten Strom verbrauchen, aufweisen, wobei die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid einschließen. Die Anlage kann einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch einen relativ niedrigen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist, und einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch einen relativ hohen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem zweiten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist, aufweisen. Mindestens eine der stromverbrauchenden Komponenten dient zum Durchsetzen eines Stromzuteilungsschemas, so dass die Gleichstromquelle die Anlage für eine Mindestbetriebsdauer betreiben kann. Das Stromzuteilungsschema kann der Anlage ermöglichen, während der Mindestbetriebsdauer gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi für eine modusspezifische Laufzeitbeschränkung zu funktionieren.
In noch einer anderen Ausführungsform kann ein Stromverwaltungsschema Spitzenstromereignisse zu beschränken, um die Energienutzung einer Gleichstromquelle zu maximieren. In dieser Ausführungsform kann eine batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage eine Batteriestromquelle und mehrere stromverbrauchende Komponenten, die von der Batteriestromquelle bereitgestellten Strom verbrauchen, aufweisen, wobei die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Gefahrensensor, einen Lautsprecher, einen Alarm, einen Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation und einen Hochleistungsschaltkreis für kabellose Kommunikation aufweisen. Der mindestens eine Prozessor dient zum Durchsetzen eines Spitzenstrombeschränkungsschemas und dient ferner zum Empfangen einer Anweisung, ein stromverbrauchendes Ereignis durchzuführen. Der mindestens eine Prozessor kann bestimmen, ob das stromverbrauchende Ereignis unabhängig von jeder von mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten der mehreren stromverbrauchenden Komponenten ausgeführt werden kann, und wenn bestimmt wurde, dass das stromverbrauchende Ereignis unabhängig von jeder der mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten ausgeführt werden kann, wird die Ausführung des stromverbrauchenden Ereignisses auf eine der mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten beschränkt.
Die Gefahrenmeldeanlage kann eine Schaltkreisanordnung verwenden, die Strom unterschiedlicher Qualitäten an unterschiedliche Komponenten bereitstellt. In dieser Ausführungsform kann eine Rauch-, Wärme- und Kohlenmonoxidmeldeanlage einen Gleichstromknoten, einen Leistungswandler, der mit dem Gleichstromknoten gekoppelt ist und zum Bereitstellen eines ersten Signals bei einem ersten Spannungsniveau an einen Leistungsbus dient, und mindestens eine Komponente, die mit dem Leistungsbus gekoppelt ist und Strom verbraucht, unter Verwendung des ersten Signals am ersten Spannungsniveau, aufweisen. Die Anlage kann auch einen Low-Dropout-Regler aufweisen, der mit dem Leistungsbus gekoppelt ist. Der Regler kann das erste Signal in ein zweites Signal bei einem zweiten Spannungsniveau umwandeln. Die Anlage kann auch mehrere Sicherheitssensoren aufweisen, die mit dem Low-Dropout-Regler gekoppelt sind und Strom beim zweiten Spannungsniveau verbrauchen, wobei sich das erste Spannungsniveau vom zweiten Spannungsniveau unterscheidet.
Mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlagen können in der Lage sein, den Strombedarf zu decken, wenn jedoch kein Netzstrom anliegt, muss die mit Netzstrom betriebene Anlagenquelle auf eine Sicherungsenergiequelle, wie eine Sicherungsbatteriestromquelle, zurückgreifen. Da Sicherungsenergiequellen begrenzte Energiereserven aufweisen, kann die Anlage Schaltkreisanordnungen und Stromzuteilungsschemen gemäß verschiedenen Ausführungsformen nutzen, um zu ermöglichen, dass die Gefahrenmeldeanlage für einen Mindestzeitraum zuverlässig funktioniert. In einer Ausführungsform kann die mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlage einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der mit einem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt, und eine Sicherungsbatteriestromquelle, die mit dem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt, aufweisen. Die Anlage kann mehrere stromverbrauchende Komponenten aufweisen, die Strom verbrauchen, der dem Leistungsbus bereitgestellt wird. Die stromverbrauchenden Komponenten können mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid, einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ niedrigen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist, und einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ hohen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem zweiten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist, einschließen. Die Anlage kann selektiv mit Strom, der von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler oder der Sicherungsbatteriestromquelle bereitgestellt wird, elektrisch betrieben werden. Wenn die Anlage von der Sicherungsbatteriestromquelle elektrisch betrieben wird, wird ein Stromzuteilungsschema durchgesetzt, das modusspezifische Laufzeitbeschränkungen auferlegt, die den Betrieb der Anlage begrenzen, um sicherzustellen, dass sie für mindestens den Mindestzeitraum funktioniert.
In einer anderen Ausführungsform kann eine mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlage, die gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi betrieben werden kann, einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der mit einem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt, und eine Sicherungsbatteriestromquelle, die mit dem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt, aufweisen. Die Anlage kann mehrere stromverbrauchende Komponenten aufweisen, wie zum Beispiel mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid. Die Anlage kann einen Netzstromerkennungsschaltkreis aufweisen, der erkennt, ob die Anlage Netzstrom empfängt, und wenn die Anlage Netzstrom empfängt, wird die Anlage in einem Netzstromstatus betrieben, und wenn die Anlage keinen Netzstrom empfängt, wird die Anlage in einem Nichtnetzstromstatus betrieben. Ein Stromzuteilungsmodul kann Strom verwalten, der von der Anlage verbraucht wird, indem jedem der mehreren unterschiedlichen Modi Laufzeitbeschränkungen zugewiesen werden, wobei die Laufzeitbeschränkungen begrenzen, wie lange die Anlage in jedem Modus betrieben werden kann. Das Stromzuteilungsmodul berechnet die Laufzeitbeschränkungen für jeden Modus mindestens auf der Grundlage davon, ob die Anlage im Netzstromstatus oder im Nichtnetzstromstatus ist.
Weiteres Verständnis der Natur und der Vorteile der hierin erörterten Ausführungsformen kann unter Bezugnahme auf die verbleibenden Abschnitte der Patentschrift und Zeichnungen erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm einer Umhausung mit einer Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen;
2 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm einer in einer veranschaulichenden Umhausung verwendeten Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen;
3 zeigt ein veranschaulichendes Schaltkreisschema einer Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen;
4 zeigt ein veranschaulichendes Zustandsdiagramm, das die Zustände EIN/AUS des Power-Gate-Schaltkreises und Leistungswandlerschaltkreises für mehrere unterschiedliche Betriebsmodi einer Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen zeigt;
5 zeigt ein veranschaulichendes Diagramm verschiedener Aspekte eines Stromzuteilungsschemas gemäß einigen Ausführungsformen;
6 zeigt ein veranschaulichendes Diagramm verschiedener Komponenten in einer Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen;
7 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Stromzuteilungsschemas gemäß einigen Ausführungsformen;
8 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines anderen Stromzuteilungsschemas gemäß einigen Ausführungsformen;
9 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten zum Durchsetzen eines Stromverwaltungsschemas gemäß einigen Ausführungsformen;
10 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten, die unternommen werden können, um Komponenten in einer Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen durch Power-Gate selektiv anzusteuern;
11 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten, die unternommen werden können, um den Spitzenstromverbrauch während des Betriebs einer Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen zu begrenzen;
12 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten, die unternommen werden können, um Strom variierender Qualität für Komponenten innerhalb einer Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen bereitzustellen;
13 zeigt ein veranschaulichendes Schaltkreisschema einer mit Netzstrom betriebenen Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen;
14 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Stromzuteilungsschemas gemäß einigen Ausführungsformen; und
15 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritte, die von einer mit Netzstrom betriebenen Gefahrenmeldeanlage gemäß einigen Ausführungsformen durchgeführt werden können.
Ausführliche Beschreibung der Offenbarung
In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zu Erläuterungszwecken zahlreich konkrete Details dargelegt, um ein tiefgehendes Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen bereitzustellen. Fachleute erkennen, dass diese verschiedenen Ausführungsformen nur veranschaulichend sind und in keiner Weise einschränkend sein sollen. Andere Ausführungsformen bieten sich Fachleuten mit dem Vorteil dieser Offenbarung ohne weiteres an.
Außerdem sind der Klarheit halber nicht alle der Routinefunktionen der hierin beschriebenen Ausführungsformen dargestellt oder beschrieben. Ein Fachmann versteht problemlos, dass bei der Entwicklung einer solchen tatsächlichen Ausführungsform zahlreiche ausführungsformspezifische Entscheidungen erforderlich sind, um die konkreten Gestaltungsziele zu erreichen. Diese Gestaltungsziele variieren von einer Ausführungsform zu einer anderen und von einem Entwickler zu einem anderen. Zudem versteht es sich, dass ein solcher Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwändig sein kann, jedoch trotzdem für Fachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung ein Routine-Ingenieurprojekt ist.
Es sollte sich verstehen, dass, obwohl eine oder mehrere Gefahrenmeldeausführungsformen ferner hierin im Kontext der Verwendung in einer Wohnumgebung, wie einer Einfamilienwohnumgebung, beschrieben sind, der Umfang der vorliegenden Lehren nicht darauf beschränkt ist. Allgemeiner sind Gefahrenmeldeanlagen auf eine große Vielfalt an Räumen anwendbar, wie zum Beispiel Doppelhäuser, Reihenhäuser, Wohngebäude mit mehreren Einheiten, Hotels, Ladengeschäfte, Bürogebäude und Industriegebäude. Ferner versteht es sich, dass, obwohl die Begriffe Benutzer, Kunde, Installateur, Hauseigentümer, Bewohner, Gast, Mieter, Vermieter, Reparateur und dergleichen verwendet werden können, um sich auf die Person oder Personen zu beziehen, die im Kontext eines oder mehrerer hierin beschriebenen Szenarien mit dem Gefahrenmelder zu tun haben, sollen diese Bezugnahmen keinesfalls als den Umfang der vorliegenden Lehren in Bezug auf die Person oder Personen, die solche Handlungen durchführen, einschränkend betrachtet werden.
1 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Umhausung 100 zeigt, die eine Gefahrenmeldeanlage 105, eine Remote-Gefahrenmeldeanlage 107, ein Thermostat 110, ein Remote-Thermostat 112, ein Erwärmens-, Kühlungs- und Belüftungs-(HVAC)Anlage 120, einen Router 122, einen Computer 124 und Zentralpanel 130 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet. Die Umhausung 100 kann zum Beispiel ein Einfamilienhaus, ein Doppelhaus, eine Wohnung innerhalb eines Wohngebäudes, ein Kaufhaus oder eine gewerbliche Struktur, wie ein Büro oder ein Ladengeschäft, sein. Die Gefahrenmeldeanlage 105 kann batteriebetrieben, mit Netzstrom betrieben oder mit Netzstrom betrieben mit einer Batteriesicherung sein. Die Gefahrenmeldeanlage 105 kann einen oder mehrere Prozessoren, mehrere Sensoren, nichtflüchtigen Speicher und andere Schaltkreise aufweisen, um die gewünschte Sicherheitsüberwachung und Benutzerschnittstellenfunktionen bereitzustellen. Einige Benutzerschnittstellenfunktionen sind aufgrund physischer Begrenzungen und Energieeinschränkungen möglicherweise nur in mit Netzstrom betriebenen Ausführungsformen verfügbar. Außerdem können einige Funktionen, die netz- und batteriebetriebene Ausführungsformen gemeinsam haben, unterschiedlich implementiert sein. Die Gefahrenmeldeanlage 105 kann die folgenden stromverbrauchenden Komponenten aufweisen: einen LoWPAN-Schaltkreis (kabelloses Personal Area Network mit geringem Leistungsverbrauch), einen Anlagenprozessor, einen Sicherheitsprozessor, nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash), einen Wi-Fi-Schaltkreis, einen Umgebungslichtsensor (ALS), einen Rauchsensor, einen Kohlenmonoxid-(CO-)Sensor, einen oder mehrere Temperatursensoren, einen oder mehrere Ultraschallsensoren, einen passiven Infrarot-(PIR-)Sensor, einen Lautsprecher, eine oder mehrere LEDs und einen Signaltongeber. Es versteht sich, dass mehrere Instanzen derselben Komponente vorhanden sein können, wohingegen andere Komponenten nur in einer Instanz vorliegen können.
Die Gefahrenmeldeanlage 105 kann Umgebungsbedingungen im Zusammenhang mit der Umhausung 100 überwachen und anwesende Personen alarmieren, wenn eine Umgebungsbedingung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Zu überwachten Bedingungen können zum Beispiel Rauch, Wärme, Feuchtigkeit, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Radon und andere Gase gehören. Zusätzlich zum Überwachen der Sicherheit der Umgebung kann die Gefahrenmeldeanlage 105 mehrere Benutzerschnittstellenfunktionen bereitstellen, die in herkömmlichen Alarmanlagen nicht zu finden sind. Zu diesen Benutzerschnittstellenfunktionen können zum Beispiel Sprachalarme, sprachliche Installationsanweisungen, Cloud-Kommunikationen (z. B. Senden von Überwachungsdaten an die Cloud oder Senden von Benachrichtigungen an ein Mobiltelefon, Empfangen von Befehle, wie eines Ruhebefehls, von der Cloud), Kommunikationen von Gerät zu Gerät (z. B. Kommunikation mit anderen Gefahrenmeldeanlagen in der Umhausung, einschließlich der Übertragung von Softwareaktualisierungen zwischen Gefahrenmeldeanlagen), visuelle Sicherheitsanzeigen (z. B. zeigt ein grünes Licht Sicherheit und ein rotes Licht Gefahr an), Verarbeitung taktiler und nichttaktiler Eingabebefehle und Softwareaktualisierungen gehören.
Es sollte sich verstehen, dass die Gefahrenmeldeanlage 105 als intelligente Haustechnik implementiert werden kann. Obwohl die Diskussion der Gefahrenmeldeanlage primär in Bezug auf konkrete Gefahren (z. B. Rauch, CO, Wärme) beschrieben ist, kann die Gefahrenmeldeanlage somit zusätzliche Funktionen und Funktionalität, die nicht mit diesen Gefahren in Zusammenhang steht, bereitstellen. Zum Beispiel kann die Gefahrenmeldeanlage viele unterschiedliche Bedingungen überwachen. Zu diesen Bedingungen können Bewegungen, Töne und Gerüche gehören. Zu diesen Bedingungen können auch Daten gehören, die von Remote-Sensoren bereitgestellt werden (z. B. Armbändern, Türsensoren, Fenstersensoren, persönlichen Mediengeräten).
Die Gefahrenmeldeanlage 105 kann Mehrkriterienzustandsvorrichtungen gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen implementieren, um eine verbesserte Gefahrenerkennung und verbesserte Benutzerschnittstellenfunktionen, wie Voralarme, bereitzustellen. Außerdem können die Mehrkriterienzustandsvorrichtungen Alarmzustände und Voralarmzustände verwalten und kann eine oder mehrere Sensorzustandsvorrichtungen, die die Alarmzustände steuern können, und eine oder mehrere Anlagenzustandsvorrichtungen, die die Voralarmzustände steuern, aufweisen. Jede Zustandsvorrichtung kann zwischen jedem ihrer Zustände auf der Grundlage von Sensordatenwerten, Ruheereignissen und Übergangsbedingungen wechseln. Die Übergangsbedingungen können definieren, wie eine Zustandsvorrichtung von einem Zustand in einen anderen übergeht, und letztlich, wie die Gefahrenmeldeanlage 105 arbeitet. Die Gefahrenmeldeanlage 105 kann eine Dualprozessoranordnung verwenden, um die Mehrkriterienzustandsvorrichtungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen auszuführen. Die Dualprozessoranordnung ermöglicht dem Gefahrenmeldeanlage 105 ein Verwalten der Alarm- und Voralarmzustände auf eine Weise, die minimalen Strom verbraucht, während gleichzeitig relativ ausfallsichere Gefahrenerkennungs- und Aalarmfunktionalität bereitgestellt wird. Weitere Details zu Mehrkriterienzustandsvorrichtungen sind zum Beispiel in der gemeinschaftlich übertragenen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. __/___,___, gleichzeitig hiermit eingereicht, (Aktenzeichen GP-5743-00-US) mit dem Titel „Systems and Methods for Multi-Criteria Alarming,” deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist, zu finden.
Die Umhausung 100 kann eine beliebige Anzahl von Gefahrenmeldeanlagen aufweisen. Zum Beispiel ist, wie dargestellt, die Gefahrenmeldeanlage 107 eine andere Gefahrenmeldeanlage, die der Anlage 105 ähnlich sein kann. In einer Ausführungsform können beide Anlagen 105 und 107 batteriebetriebene Anlagen sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Anlage 105 mit Netzstrom betrieben und die Anlage 107 batteriebetrieben sein. Zudem kann eine Gefahrenmeldeanlage außerhalb der Umhausung 100 installiert sein.
Das Thermostat 110 kann eines von mehreren Thermostaten sein, das das HVAC-System 120 steuert. Das Thermostat 110 kann als das „primäre” Thermostat bezeichnet werden, da es elektrisch angeschlossen ist, um einen Teil oder die Gesamtheit eines HVAC-Systems zu betätigen, mittels einer elektrischen Verbindung mit HVAC-Steuerungsdrähten (z. B. W, G, Y usw.), die zum HVAC-System 120 führen. Das Thermostat 110 kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen, um Daten aus der Umgebung im Zusammenhang mit der Umhausung 100 zu sammeln. Zum Beispiel kann ein Sensor verwendet werden, um Anwesenheit, Temperatur, Licht und andere Umgebungsbedingungen innerhalb der Umhausung 100 zu erkennen. Das Remote-Thermostat 112 kann als ein „Hilfsthermostat” bezeichnet werden, da es nicht elektrisch angeschlossen sein muss, um das HVAC-System 120 zu betätigen, auch es kann jedoch einen oder mehrere Sensoren zum Sammeln von Daten aus der Umgebung im Zusammenhang mit der Umhausung 100 aufweisen und kann über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung Daten an das Thermostat 110 übertragen. Zum Beispiel kann das Thermostat 112 kabellos mit dem Thermostat 110 kommunizieren und zusammenarbeiten, um eine verbesserte Steuerung des HVAC-Systems 120 zu erreichen. Das Thermostat 112 kann zusätzliche Temperaturdaten, die für den Standort innerhalb der Umhausung 100 bezeichnend sind, bereitstellen, zusätzliche Anwesenheitsinformationen bereitstellen oder eine andere Benutzerschnittstelle für den Benutzer bereitstellen (z. B. um einen Temperaturgrenzwert einzustellen).
Die Gefahrenmeldeanlagen 105 und 107 können mit dem Thermostat 110 oder Thermostat 112 über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung kommunizieren. Zum Beispiel kann die Gefahrenmeldeanlage 105 ihre Überwachungsdaten (z. B. Temperatur- und Anwesenheitserkennungsdaten) an das Thermostat 110 übertragen, so dass es mit zusätzlichen Daten versorgt wird, um besser informierte Entscheidungen bei der Steuerung des HVAC-Systems 120 zu treffen. Zudem können in einigen Ausführungsformen Daten von einem oder mehreren der Thermostate 110 und 112 über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung an eine oder mehrere der Gefahrenmeldeanlagen 105 und 107 übertragen werden.
Das Zentralpanel 130 kann ein Teil eines Sicherheitssystems oder eines anderen Master-Steuersystems der Umhausung 100 sein. Zum Beispiel kann das Zentralpanel 130 ein Sicherheitssystem sein, das Fenster und Türen auf Einbrüche überwachen kann und von Bewegungssensoren bereitgestellte Daten überwachen kann. In einigen Ausführungsformen kann das Zentralpanel 130 auch mit einem oder mehreren der Thermostate 110 und 112 und Gefahrenmeldeanlagen 105 und 107 kommunizieren. Das Zentralpanel 130 kann diese Kommunikationen über Kabelverbindung, kabellose Verbindung oder eine Kombination davon durchführen. Wenn zum Beispiel von der Gefahrenmeldeanlage 105 Rauch erkannt wird, kann das Zentralpanel 130 auf das Vorhandensein von Rauch aufmerksam gemacht werden und die geeignete Benachrichtigung erstellen, wie eine Anzeige, dass in einer bestimmter Zone innerhalb der Umhausung 100 eine Gefahrenbedingung auftritt.
Die Umhausung 100 kann ferner ein privates Netzwerk aufweisen, auf das sowohl kabellos als auch über Kabelverbindungen zugegriffen werden kann, und kann auch als Local Area Network oder LAN bezeichnet werden. Zu Netzwerkgeräten in dem privaten Netzwerk können die Gefahrenmeldeanlagen 105 und 107, Thermostate 110 und 112, ein Computer 124 und ein Zentralpanel 130 gehören. In einer Ausführungsform ist das private Netzwerk mit dem Router 122 implementiert, der Routing, kabellose Zugriffspunktfunktionalität, Firewall und mehrere kabelgebundene Anschlüsse zum Anschließen an verschiedene kabelgebundene Netzwerkgeräte, wie einen Computer 124. Kabellose Kommunikationen zwischen dem Router 122 und Netzwerkgeräten können mithilfe eines 802.11-Protokolls durchgeführt werden. Der Router 122 kann ferner Netzwerkgerätezugriff auf ein öffentliches Netzwerk, wie das Internet oder die Cloud, über ein Kabelmodem, DSL-Modem und einen Internet-Service-Provider oder Anbieter eines anderen öffentlichen Netzwerkdienstes bereitstellen. Öffentliche Netzwerke wie das Internet werden gelegentlich als Großraumnetzwerk oder WAN bezeichnet.
Zugriff auf das Internet kann zum Beispiel ermöglichen, dass Netzwerkgeräte wie die Anlage 105 oder das Thermostat 110 mit einer Vorrichtung oder einem Server kommunizieren, die bzw. der von der Umhausung 100 getrennt ist. Der Remote-Server oder die Remote-Vorrichtung kann ein Kontoverwaltungsprogramm aufweisen, das verschiedene Netzwerkgeräte, die innerhalb der Umhausung 100 enthalten sind, verwaltet. Zum Beispiel kann im Kontext von Gefahrenmeldeanlagen gemäß hierin erörterten Ausführungsformen die Anlage 105 periodisch Daten über einen Router 122 auf den Remote-Server hochladen. Wenn ein Gefahrenereignis erkannt wird, kann zudem der Remote-Server oder das Remote-Gerät über das Ereignis benachrichtigt werden, nachdem die Anlage 105 die Nachricht über den Router 122 sendet. Ähnlich kann die Anlage 105 Daten (z. B. Befehle oder Softwareaktualisierungen) vom Kontoverwaltungsprogramm über den Router 122 empfangen.
Die Gefahrenmeldeanlage 105 kann in einem von mehreren unterschiedlichen Stromverbrauchsmodi betrieben werden. Jeder Modus kann durch die von der Anlage 105 durchgeführten Funktionen und die Konfiguration der Anlage 105 zum Verbrauchen unterschiedlicher Mengen von Strom gekennzeichnet sein. Jeder Stromverbrauchsmodus entspricht einer Strommenge, die von der Gefahrenmeldeanlage 105 verbraucht wird, und die verbrauchte Strommenge kann von einer niedrigsten Menge zu einer höchsten Menge reichen. Einer der Stromverbrauchsmodi entspricht der niedrigsten Stromverbrauchsmenge, und ein anderer Stromverbrauchsmodus entspricht der höchsten Stromverbrauchsmenge, und alle anderen Stromverbrauchsmodi liegen irgendwo zwischen der niedrigsten und der höchsten Stromverbrauchsmenge. Zu Beispielen von Stromverbrauchsmodi können ein Leerlaufmodus, ein Protokollaktualisierungsmodus, ein Softwareaktualisierungsmodus, ein Alarmmodus, ein Voralarmmodus, ein Ruhemodus und ein Nachtlichtmodus gehören. Diese Stromverbrauchsmodi sind lediglich veranschaulichend und sollen nicht einschränkend sein. Es können zusätzliche oder weniger Stromverbrauchsmodi existieren. Zudem soll jegliche Definitionscharakterisierung der unterschiedlichen hierin beschriebenen Modi nicht all umfassend sein, sondern soll stattdessen einen allgemeinen Kontext jedes Modus bereitstellen.
2 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm der Gefahrenmeldeanlage 205, die in einer veranschaulichenden Umhausung 200 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet wird. 2 zeigt auch eine fakultative Gefahrenmeldeanlage 207 und einen Router 222. Die Gefahrenmeldeanlagen 205 und 207 können den Gefahrenmeldeanlagen 105 und 107 in 1 ähnlich sein, die Umhausung 200 kann der Umhausung 100 in 1 ähnlich sein, und der Router 222 kann dem Router 122 in 1 ähnlich sein. Die Gefahrenmeldeanlage 205 kann mehrere Komponenten aufweisen, einschließlich Anlagenprozessor 210, Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212 und Antenne, Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 214 und Antenne, nichtflüchtigem Speicher 216, Lautsprecher 218, Sensoren 220, die einen oder mehrere Sicherheitssensoren 221 und einen oder mehrere Nichtsicherheitssensoren 222 einschließen können, Sicherheitsprozessor 230, Alarm 234, Stromquelle 240, Leistungswandlerschaltkreis 242, Hochqualitäts-Leistungsschaltkreis 243 und Power-Gate-Schaltkreis 244. Die Gefahrenmeldeanlage 205 stellt ausfallsichere Sicherheitsfunktionen und Benutzerschnittstellenfunktionen unter Verwendung von Schaltkreistopologie und Stromzuteilungsverfahren, die den Stromverbrauch minimieren, bereit. Die Komponenten der Anlage 205 und eine beispielhafte Schaltkreistopologie werden in Verbindung mit 2 und 3 erörtert, und Stromzuteilungsverfahren werden in Verbindung mit 5–9 erörtert.
Die Gefahrenmeldeanlage 205 kann eine Schaltkreistopologie mit gegabeltem Prozessor zum Ausführen der Funktionen der Anlage 205 verwenden. Sowohl der Anlagenprozessor 210 als auch der Sicherheitsprozessor 230 können auf derselben Leiterplatte innerhalb der Anlage 205 vorliegen, wirken jedoch in unterschiedlichen Tasks. Der Anlagenprozessor 210 ist ein größerer, leistungsfähigerer Prozessor, der mehr Strom verbrauchen kann als der Sicherheitsprozessor 230. Das heißt, wenn beide Prozessoren 210 und 230 aktiv sind, verbraucht der Prozessor 210 mehr Strom als der Prozessor 230. Ähnlich, wenn beide Prozessoren inaktiv sind, verbraucht der Prozessor 210 immer noch mehr Strom als der Prozessor 230. Der Anlagenprozessor 210 kann Benutzerschnittstellenfunktionen verarbeiten und Schnittstellensensoren 220 überwachen. Zum Beispiel kann der Prozessor 210 kabellosen Datenverkehr an einem Hoch- sowie Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212 und 214 übertragen, auf nichtflüchtigen Speicher 216 zugreifen, mit dem Prozessor 230 kommunizieren und veranlassen, dass Töne aus dem Lautsprecher 218 ausgegeben werden. Als anderes Beispiel kann der Prozessor 210 Schnittstellensensoren 220 überwachen, um zu bestimmen, ob Maßnahmen ergriffen werden müssen (z. B. einen tönenden Alarm infolge einer am Benutzer erkannten Aktion, den Alarm zu beenden, ausschalten).
Der Sicherheitsprozessor 230 kann sicherheitsbezogene Tasks der Anlage 205 oder andere Arten von Tasks, die ein Überwachen von Umgebungsbedingungen (wie Temperatur, Feuchtigkeit, Rauch, Kohlenmonoxid, Bewegung, Lichtintensität usw.) außerhalb der Gefahrenmeldeanlage 205 einschließen, verarbeiten. Der Sicherheitsprozessor 230 kann einen oder mehrere der Sensoren 220 abrufen und einen Alarm 234 aktivieren, wenn einer oder mehrere der Sensoren 220 anzeigen, dass ein Gefahrenereignis erkannt wurde. Der Prozessor 230 kann unabhängig vom Prozessor 210 arbeiten und kann einen Alarm 234 aktivieren, unabhängig davon, in welchem Status sich der Prozessor 210 befindet. Wenn zum Beispiel der Prozessor 210 eine aktive Funktion durchführt (z. B. eine Wi-Fi-Aktualisierung durchführt) oder aufgrund von Leistungsbeschränkungen ausgeschaltet ist, kann der Prozessor 230 einen Alarm 234 aktivieren, wenn ein Gefahrenereignis erkannt wird. In einigen Ausführungsformen kann die auf dem Prozessor 230 ausgeführte Software dauerhaft sein und nie über eine Software- oder Firmwareaktualisierung aktualisiert werden, nachdem die Anlage 205 das Werk verlassen hat.
Im Vergleich zu dem Prozessor 210 ist der Prozessor 230 ein weniger stromverbrauchender Prozessor. Somit ergibt das Verwenden des Prozessors 230 anstelle des Prozessors 210 zum Überwachen einer Teilmenge der Sensoren 220 Stromeinsparungen. Wenn der Prozessor 210 die Sensoren 220 konstant überwachen würde, können die Stromeinsparungen nicht realisiert werden. Zusätzlich zu den Stromeinsparungen, die durch Verwendung des Prozessors 230 zum Überwachen der Teilmenge von Sensoren 220 realisiert werden, stellt ein Gabeln der Prozessoren auch sicher, dass die Sicherheitsüberwachungs- und Kernüberwachungs- und Alarmfunktionen der Anlage 205 betrieben werden, unabhängig davon, ob der Prozessor 210 läuft. Beispielsweise und nicht einschränkend kann der Anlagenprozessor 210 einen Prozessor mit relativ hoher Leistung, wie einen Freescale Semiconductor K60 Microcontroller, umfassen, während der Sicherheitsprozessor 230 einen Prozessor mit relativ niedriger Leistung, wie einen Freescale Semiconductor KL15 Microcontroller, umfassen kann. Der Gesamtbetrieb der Gefahrenmeldeanlage 205 beinhaltet eine besonnen gestaltete funktionelle Überlagerung des Anlagenprozessors 210 und des Sicherheitsprozessors 230, wobei der Anlagenprozessor 210 ausgewählte erweiterte Funktionen höheren Niveaus durchführt, die konventionell nicht mit Gefahrenmeldeeinheiten verbunden sind (zum Beispiel: erweitere Benutzerschnittstelle und Kommunikationsfunktionen; verschiedene rechenintensive Algorithmen, um Muster im Benutzerverhalten oder Muster in Umgebungsbedingungen zu erfassen; Algorithmen zum Beispiel zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke eines LED-Nachtlichts als Funktion von Umgebungshelligkeitsniveaus; Algorithmen zum Beispiel zum Bestimmen des Klangniveaus eines eingebauten Lautsprechers für Heimgegensprechfunktion; Algorithmen zum Beispiel zum Bestimmen des Ausgebens von Sprachbefehlen für Benutzer; Algorithmen zum Hochladen protokollierter Daten auf einen Zentralserver; Algorithmen zum Erstellen von Netzwerkmitgliedschaft; Algorithmen zum Erleichtern von Aktualisierungen der programmierten Funktionalität eines oder mehrerer Elemente der Gefahrenmeldeanlage 205, wie des Sicherheitsprozessors 230, des Hochleistungs-Schaltkreises für kabellose Kommunikation 212, des Niederleistungs-Schaltkreises für kabellose Kommunikation 214, des Anlagenprozessors 210 selbst usw. und so fort), und wobei der Sicherheitsprozessor 230 die grundlegenderen Funktionen durchführt, die konventionell mehr mit Gefahrenmeldeeinheiten verbunden sind (z. B. Rauch- und CO-Überwachung, Aktivierung schriller/summender Signaltöne beim Erkennen eines Alarms). Beispielsweise und nicht zur Einschränkung kann der Anlagenprozessor 210 einen Verbrauch in der Größenordnung von 18 mW aufweisen, wenn er in einem relativ viel Strom verbrauchenden aktiven Status ist und eine oder mehrere seiner zugewiesenen erweiterten Funktionalitäten durchführt, während der Sicherheitsprozessor 230 möglicherweise einen Verbrauch in der Größenordnung von nur 0,05 mW aufweist, wenn er seine grundlegenden Überwachungsfunktionalitäten durchführt. Jedoch kann beispielsweise und nicht zur Einschränkung der Anlagenprozessor 210 einen Verbrauch in der Größenordnung von nur 0,005 mW aufweisen, wenn er in einem relativ wenig Strom verbrauchenden inaktiven Status ist, und die erweiterten Funktionen, die er durchführt, sind besonnen ausgewählt und zeitlich festgelegt, so dass der Anlagenprozessor nur für ungefähr 0,05% der Zeit in einem relativ viel Strom verbrauchenden aktiven Status ist und den Rest der Zeit in dem relativ wenig Strom verbrauchenden inaktiven Status verbringt. Der Sicherheitsprozessor 230 sollte, während er nur Durchschnitt 0,05 mW Strom ziehen muss, wenn er seine grundlegenden Überwachungsfunktionalitäten durchführt, natürlich seine grundlegenden Überwachungsfunktionalitäten zu 100% der Zeit durchführen. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ist die besonnen gestaltete funktionelle Überlagerung des Anlagenprozessors 210 und des Sicherheitsprozessors 230 so gestaltet, dass die Gefahrenmeldeanlage 205 grundlegende Überwachung und schrillen/summenden Alarm für Gefahrenbedingungen anhand des weiterführenden Betriebs des Sicherheitsprozessors 230 auch dann durchführt, wenn der Anlagenprozessor 210 deaktiviert oder betriebsunfähig ist. Obwohl der Anlagenprozessor 210 so konfiguriert und programmiert ist, dass er viele unterschiedliche Funktionen bereitstelle, um die Gefahrenmeldeeinheit 205 zu einem ansprechenden, wünschenswerten, aktualisierbaren, leicht zu verwendenden, intelligenten, netzwerkverbundenen Erfassungs- und Kommunikationsknoten zum Verbessern der intelligenten Heimtechnikumgebung zu machen, werden seine Funktionalitäten deshalb vorteilhafter im Sinne einer Überlagerung oder Ergänzung der Kernsicherheitsvorgänge, die vom Sicherheitsprozessor 230 bestimmt werden, bereitgestellt, so dass auch im Falle von betrieblichen Problemen oder Problemen mit dem Anlagenprozessor 210 und seinen erweiterten Funktionalitäten der zugrundeliegende sicherheitsbezogene Zweck und die zugrundeliegende sicherheitsbezogene Funktionalität des Gefahrenmelders 205 durch den Betrieb des Sicherheitsprozessors 230 fortgesetzt werden, mit oder ohne den Anlagenprozessor 210 und seine erweiterten Funktionalitäten.
Der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212 kann zum Beispiel ein Wi-Fi-Modul sein, das in der Lage ist, nach einem der den 802.11-Protokollen zu kommunizieren. Zum Beispiel kann der Schaltkreis 212 unter Verwendung von Broadcom, Teilenummer BCM43362, erhältlich in einem Modul von Murata, implementiert werden. Abhängig von einem Betriebsmodus der Anlage 205 kann der Schaltkreis 212 in einem „Schlafstatus” mit niedrigem Stromverbrauch oder einem „aktiven” Status mit hohem Stromverbrauch betrieben werden. Wenn die Anlage 205 in einem Leerlaufmodus ist, kann der Schaltkreis 212 zum Beispiel in einem „Schlafstatus” sein. Wenn die Anlage 205 nicht im Leerlaufmodus ist, z. B. im Wi-Fi-Aktualisierungsmodus, Softwareaktualisierungsmodus oder Alarmmodus, kann der Schaltkreis 212 in einem aktiven Status sein. Zum Beispiel wenn die Anlage 205 in einem aktiven Alarmmodus ist, kann der Hochleistungs-Schaltkreis 212 mit dem Router 222 kommunizieren, so dass eine Nachricht an einen Remote-Server oder ein Remote-Gerät gesendet werden kann.
Der Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 214 kann ein 6LoWPAN-Modul (Low Power Wireless Personal Area Network) oder ein ZigBee-Modul sein, die in der Lage sind, gemäß einem 802.15.4-Protokoll zu kommunizieren. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der Schaltkreis 214 Teilenummer EM357 SoC, erhältlich von Silicon Laboratories, sein. Abhängig vom Betriebsmodus der Anlage 205 kann der Schaltkreis 214 in einem „empfangsbereiten” Status mit relativ niedrigem Stromverbrauch oder einem „Sendestatus” mit relativ hohem Stromverbrauch betrieben werden. Wenn das Anlage 205 im Leerlaufmodus, Wi-Fi-Aktualisierungsmodus (der die Verwendung des Hochleistungs-Kommunikationsschaltkreises 212 erfordern kann) oder Softwareaktualisierungsmodus ist, kann der Schaltkreis 214 im „empfangsbereiten” Status sein. Wenn die Anlage 205 im Alarmmodus ist, kann der Schaltkreis 214 Daten senden, so dass der Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation in der Anlage 207 Daten empfangen kann, die angeben, dass die Anlage 205 Alarm gibt. Auch wenn angenommen wird, dass es möglich ist, dass der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212 dazu verwendet wird, für Alarmereignisse empfangsbereit zu sein kann es somit leistungseffizienter sein, für diesen Zweck den Leistungsschaltkreis 214 zu verwenden. Stromeinsparungen können ferner realisiert werden, wenn mehrere Gefahrenmeldeanlagen oder andere Systeme mit einem Niederleistungs-Schaltkreis 214 ein miteinander verbundenes kabelloses Netzwerk bilden.
Stromeinsparungen werden auch realisiert, da zur weitergehenden Empfangsbereitschaft des Niederleistungs-Schaltkreises 214 für Daten, die von dem anderen Niederleistungs-Schaltkreis gesendet werden, der Schaltkreis 214 konstant in seinem „empfangsbereiten” Status betrieben werden muss. Dieser Status verbraucht Strom, und obwohl er mehr Strom verbrauchen kann als der Hochleistungs-Schaltkreis 212 in seinem Schlafstatus, ist der eingesparte Strom im Vergleich zum periodischen Aktivieren des Hochleistungs-Schaltkreises 212 erheblich. Wenn der Hochleistungs-Schaltkreis 212 in seinem aktiven Status ist und der Niederleistungs-Schaltkreis 214 in seinem Sendestatus ist, verbraucht der Hochleistungs-Schaltkreis 212 wesentlich mehr Strom als der Niederleistungs-Schaltkreis 214.
In einigen Ausführungsformen kann ein Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 214 durch seinen relativ niedrigen Stromverbrauch und seine Fähigkeit zum kabellosen Kommunizieren gemäß einem ersten Protokoll, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist, gekennzeichnet sein, und ein Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212 kann durch seinen relativ hohen Stromverbrauch und seine Fähigkeit zum kabellosen Kommunizieren gemäß einem zweiten Protokoll, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist, gekennzeichnet sein. Das zweite Protokoll kann eine viel kompliziertere Modulation aufweisen als das erste Protokoll.
In einigen Ausführungsformen kann ein Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 214 ein maschennetzwerkkompatibles Modul sein, das keinen Zugriffspunkt oder Router zum Kommunizieren mit Geräten in einem Netzwerk benötigt. Maschennetzwerkkompatibilität beinhaltet Vorkehrungen, die ermöglichen, dass die maschennetzwerkkompatiblen Module andere nahegelegene maschennetzwerkkompatible Module nachverfolgen, so dass Daten durch benachbarte Module geleitet werden können. Maschennetzwerkkompatibilität ist im Wesentlichen das Merkmal des 802.15.4-Protokolls. Hingegen ist der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212 kein maschennetzwerkkompatibles Modul und erfordert einen Zugriffspunkt oder Router, um mit Geräten in einem Netzwerk zu kommunizieren. Wenn ein erstes Gerät mit einem Schaltkreis 212 Daten an ein anderes Gerät mit dem Schaltkreis 212 senden will, muss also das erste Gerät mit dem Router kommunizieren, der dann die Daten an das zweite Gerät sendet. Es besteht also keine Kommunikation von Gerät zu Gerät an sich, wenn der Schaltkreis 212 die Verwendung eines Routers erfordert. In anderen Ausführungsformen kann der Schaltkreis 212 eine Kommunikation von Gerät zu Gerät mithilfe eines Wi-Fi-Direct-Kommunikationsprotokolls ausführen. Der Wi-Fi-Direct-Kommunikationsstandard kann ermöglichen, dass sich Geräte leicht miteinander verbinden, ohne einen Router zu benötigen. Zum Beispiel kann eine beispielhafte Verwendung von Wi-Fi Direct ermöglichen, dass die Gefahrenmeldeanlage 105 direkt mit dem Thermostat 110 kommuniziert.
Der nichtflüchtige Speicher 216 kann jeder geeignete dauerhafte Speicher sein, wie zum Beispiel NAND Flash, ein Festplattenlaufwerk, NOR, ROM oder Phasenänderungsspeicher. In einer Ausführungsform kann nichtflüchtiger Speicher 216 Audioclips speichern, die vom Lautsprecher 218 wiedergegeben werden können. Die Audioclips können Installationsanweisungen oder Warnungen in einer oder mehrere Sprachen enthalten. Der Lautsprecher 218 kann jeder geeignete Lautsprecher sein, der Töne oder Audiodateien wiedergibt. Der Lautsprecher 218 kann einen Verstärker (nicht dargestellt) aufweisen.
Die Sensoren 220 können vom Sicherheitsprozessor 230 (und in einigen Ausführungsformen vom Anlagenprozessor 210) überwacht werden und können Sicherheitssensoren 221 und Nichtsicherheitssensoren 222 einschließen. Einer oder mehrere der Sensoren 220 können exklusiv von einem von dem Anlagenprozessor 210 und dem Sicherheitsprozessor 230 überwacht werden. Wie hierin definiert, bezieht sich ein Überwachen eines Sensors auf die Fähigkeit des Prozessors, Daten von dem überwachten Sensor zu beschaffen. Das heißt, ein bestimmter Prozessor kann dafür verantwortlich sein, Sensordaten zu beschaffen und möglicherweise in einem Sensorprotokoll zu speichern, doch sobald die Daten beschafft sind, können sie einem anderen Prozessor entweder in der Form protokollierter Daten oder Echtzeitdaten zur Verfügung gestellt werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der Anlagenprozessor 210 einen der Nichtsicherheitssensoren 222 überwachen, aber der Sicherheitsprozessor 230 kann denselben Nichtsicherheitssensor nicht überwachen. In einer anderen Ausführungsform kann der Sicherheitsprozessor 230 jeden der Sicherheitssensoren 221 überwachen, jedoch die beschafften Sensordaten (oder Informationen, die für die beschafften Sensordaten kennzeichnend sind) dem Anlagenprozessor 210 bereitstellen.
Die Sicherheitssensoren 221 können Sensoren einschließen, die notwendig sind, um sicherzustellen, dass die Gefahrenmeldeanlage 205 ihre Umgebung auf gefährliche Bedingungen überwachen und Benutzer warnen kann, wenn Gefahrenbedingungen erkannt werden, und alle anderen Sensoren, die zum Erkennen einer gefährlichen Bedingung nicht notwendig sind, sind Nichtsicherheitssensoren 222. In einigen Ausführungsformen schließen Sicherheitssensoren 221 nur jene Sensoren ein, die zum Erkennen einer gefährlichen Bedingung notwendig sind. Wenn zum Beispiel die gefährliche Bedingung Rauch und Feuer einschließt, dann würden die Sicherheitssensoren nur einen Rauchsensor und mindestens einen Wärmesensor einschließen. Andere Sensoren, wie Nichtsicherheitssensoren, könnten als Teil der Anlage 205 eingeschlossen sein, würden zum Erkennen von Rauch oder Feuer jedoch nicht gebraucht werden. Als anderes Beispiel, wenn die gefährliche Bedingung Kohlenmonoxid einschließt, dann wäre der Sicherheitssensor ein Kohlenmonoxidsensor, und kein anderer Sensor würde zum Durchführen dieses Tasks benötigt werden.
Somit können Sensoren, die als notwendig erachtet werden, auf der Grundlage der Funktionalität und Funktionen der Gefahrenmeldeanlage 205 variieren. In einer Ausführungsform kann die Gefahrenmeldeanlage 205 eine kombinierte Rauch-, Feuer- und Kohlenmonoxidalarmanlage sein. In einer solchen Ausführungsform kann die Meldeanlage 205 die folgenden Sicherheitssensoren 221 aufweisen: einen Rauchmelder, einen Kohlenmonoxid-(CO-)Sensor und einen oder mehrere Wärmesensoren. Rauchmelder erkennen Rauch und verwenden in der Regel optische Erkennung, Ionisation oder Luftprobentechniken. Ein CO-Sensor kann das Vorhandensein von Kohlenmonoxidgas erkennen, das im Haushalt in der Regel von offenen Flammen, Heizgeräten, Warmwasserbereitern, verstopften Schornsteinen und Automobilen erzeugt wird. Das in elektrochemischen CO-Sensoren verwendete Material hat in der Regel eine Lebensdauer von 5–7 Jahren, obwohl einige Sensoren Lebensdauern von 10 Jahren oder mehr haben können. Nachdem die Lebensdauer des CO-Sensors abgelaufen ist, sollte also der CO-Sensor ersetzt werden. Ein Wärmesensor kann ein Thermistor sein, der eine Art Widerstand ist, dessen Widerstand auf der Grundlage der Temperatur variiert. Thermistoren können Heißleiter (NTC) oder Kaltleiter (PTC) sein. Außerdem kann in dieser Ausführungsform die Meldeanlage 205 die folgenden Nichtsicherheitssensoren 222 aufweisen: einen Feuchtigkeitssensor, einen Umgebungslichtsensor, einen Tastsensor, einen Passiv-Infrarot-(PIR-)Sensor und einen oder mehrere Ultraschallsensoren. Ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor kann relativ genaue Werte von Temperatur und relativer Feuchtigkeit bereitstellen. Ein Umgebungslichtsensor (ALS) erkennt Umgebungslicht, und der Tastsensor kann zum Beispiel ein Schalter sein, der erkennt, wenn ein Benutzer den Schalter drückt. Ein PIR-Sensor kann für verschiedene Bewegungserkennungsfunktionen verwendet werden. Ein PIR-Sensor kann Infrarotlicht messen, das von Gegenständen in seinem Sichtfeld abgestrahlt wird. Ultraschallsensoren können verwendet werden, um das Vorhandensein eines Gegenstands zu erkennen. Solche Sensoren können Hochfrequenzschallwellen erzeugen und bestimmen, welche Welle(n) wieder vom Sensor empfangen werden. Sensoren 220 können auf einer gedruckten Leiterplatte (z. B. derselben Platine, auf der die Prozessoren 210 und 230 montiert sind), einer flexiblen gedruckten Leiterplatte, einem Gehäuse der Anlage 205 oder einer Kombination davon montiert sein.
In einigen Ausführungsformen können von einem oder mehreren Nichtsicherheitssensoren 222 beschaffte Daten von demselben Prozessor beschafft werden, der zum Beschaffen von Daten von einem oder mehreren Sicherheitssensoren 221 verwendet wird. Zum Beispiel kann der Sicherheitsprozessor 230 aus Stromspargründen sowohl Sicherheits- als auch Nichtsicherheitssensoren 221 und 222 überwachen, wie vorstehend erläutert. Obwohl der Sicherheitsprozessor 230 keine der vom Nichtsicherheitssensor 222 beschafften Daten braucht, um seine Gefahrenüberwachungs- und Alarmfunktionen durchzuführen, können die Nichtsicherheitssensordaten verwendet werden, um erweiterte Funktionalität der Gefahrenmeldeanlage 205 bereitzustellen. Die erweiterte Funktionalität kann in Alarmalgorithmen gemäß verschiedenen hierin erörterten Ausführungsformen realisiert werden. zum Beispiel können die Nichtsicherheitssensordaten vom Anlagenprozessor 210 verwendet werden, um Anlagenzustandsvorrichtungen zu implementieren, die mit einer oder mehreren Sensorzustandsvorrichtungen verbunden sind, von denen alle in Verbindung mit der Beschreibung der 3–15 nachstehend ausführlicher erläutert werden.
Der Alarm 234 kann jeder geeignete Alarm sein, der Benutzer in der Nähe der Anlage 205 über das Vorhandensein einer Gefahrenbedingung benachrichtigt. Der Alarm 234 kann auch während Testszenarien aktiviert werden. Der Alarm 234 kann zum Beispiel ein piezoelektrischer Signaltongeber sein.
Die Stromquelle 240 kann Strom bereitstellen, um einen Betrieb der Anlage 205 zu ermöglichen, und kann jede geeignete Energiequelle einschließen. Zu hierin erörterten Ausführungsformen können AC-Netzstrombetrieb, Batteriebetrieb, eine Kombination von AC-Netzstrombetrieb mit einer Batteriesicherung und extern zugeführter Gleichstrom (z. B. über USB zugeführter Strom) sein. Ausführungsformen, die AC-Netzstrom, AC-Netzstrom mit Batteriesicherung oder extern zugeführten Gleichstrom verwenden, können anderen Stromsparbeschränkungen unterliegen als Ausführungsformen mit nur Batteriebetrieb. Batteriebetriebene Ausführungsformen sind so gestaltet, dass sie den Stromverbrauch ihrer endlichen Energiezufuhr so verwalten, dass die Gefahrenmeldeanlage 205 für einen Mindestzeitraum arbeitet. In einigen Ausführungsformen kann der Mindestzeitraum ein (1) Jahr, drei (3) Jahre oder sieben (7) Jahre betragen. In anderen Ausführungsformen kann der Mindestzeitraum mindestens sieben (7) Jahre, acht (8) Jahre, neun (9) Jahre oder zehn (10) Jahre betragen. Mit Netzstrom betriebene Ausführungsformen sind nicht so beschränkt, da ihre Energiezufuhr praktisch unbegrenzt ist. Mit Netzstrom betriebene Ausführungsformen mit Batteriesicherung können Stromsparmethoden anwenden, um die Lebensdauer ihrer Sicherungsbatterie zu verlängern.
In Ausführungsformen mit nur Batterie kann die Stromquelle 240 eine oder mehrere Batterien oder einen Batteriesatz aufweisen. Die Batterien können aus unterschiedlichen Zusammensetzungen (z. B. alkalisch oder Lithium-Eisendisulfid) aufgebaut sein, und es können unterschiedliche Endbenutzerkonfigurationen (z. B. dauerhaft, durch den Benutzer austauschbar oder nicht durch den Benutzer austauschbar) verwendet werden. In einer Ausführungsform können sechs Zellen aus Li-FeS₂ in Stapeln von zwei mal drei angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann ungefähr 27000 mWh an gesamter verfügbarer Energie für die Anlage 205 ergeben.
Der Leistungswandlerschaltkreis 242 beinhaltet einen Schaltkreis, der Strom von einem Niveau auf ein anderes umwandelt. Es können mehrere Instanzen des Leistungswandlerschaltkreises 242 verwendet werden um die unterschiedlichen Stromniveaus, die für die Komponenten innerhalb der Anlage 205 benötigt werden, bereitzustellen. Eine oder mehrere Instanzen des Leistungswandlerschaltkreises 242 können ein von der Stromquelle 240 bereitgestelltes Signal in ein anderes Signal umwandeln. Solche Instanzen des Leistungswandlerschaltkreises 242 können in der Form von Abwärtswandlern oder Aufwärtswandlern vorliegen. Zum Beispiel kann der Alarm 234 eine höhere Betriebsspannung erfordern als der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212, der eine höhere Betriebsspannung erfordern kann als der Prozessor 210, so dass sich alle erforderlichen Spannungen von der Spannung, die von der Stromquelle 240 bereitgestellt wird, unterscheiden. Somit sind, wie aus diesem Beispiel hervorgeht, mindestens drei unterschiedliche Instanzen des Leistungswandlerschaltkreises 242 erforderlich.
Der Hochqualitäts-Leistungsschaltkreis 243 konditioniert ein Signal, das von einer bestimmten Instanz des Leistungswandlerschaltkreises 242 (z. B. einem Abwärtswandler) bereitgestellt wird, zu einem anderen Signal. Der Hochqualitäts-Leistungsschaltkreis 243 kann in der Form eines Low-Dropout-Reglers vorliegen. Der Low-Dropout-Regler kann in der Lage sein, ein Signal höherer Qualität bereitzustellen als es vom Leistungswandlerschaltkreis 242 bereitgestellt wird. Somit können bestimmte Komponenten mit Strom von „höherer” Qualität versorgt werden als andere Komponenten. Zum Beispiel können gewisse Sicherheitssensoren, wie Rauchmelder und CO-Sensoren, für einen ordnungsgemäßen Betrieb eine relativ stabile Spannung erfordern.
Der Power-Gate-Schaltkreis 244 kann für selektives Koppeln und Entkoppeln mit bzw. von einem Leistungsbus verwendet werden. Durch Entkoppeln einer Komponente von einem Leistungsbus wird sichergestellt, dass die Komponente keinen Ruhestromverlust hervorruft, und daher kann die Batterielebensdauer über diejenige erhöht werden, die gelten würde, wenn die Komponente nicht vom Leistungsbus entkoppelt wäre. Der Power-Gate-Schaltkreis 244 kann ein Schalter sein, wie zum Beispiel ein MOSFET-Transistor. Obwohl eine Komponente von einem Leistungsbus entkoppelt ist und keinen Stromverlust verursacht, kann der Power-Gate-Schaltkreis selbst eine endliche Strommenge verbrauchen. Dieser endliche Stromverbrauch ist jedoch kleiner als der Ruhestromverlust der Komponente.
Es versteht sich, dass, obwohl die Gefahrenmeldeanlage 205 so beschrieben ist, dass sie zwei separate Prozessoren, Anlagenprozessor 210 und Sicherheitsprozessor 230, aufweist, die bestimmte Vorteile, wie vorstehend und nachstehend beschrieben, aufweisen können, einschließlich Vorteilen im Hinblick auf den Stromverbrauch sowie im Hinblick auf das Bestehenbleiben von Kernsicherheitsüberwachung und Alarmierung im Falle von Problemen bei der Bereitstellung erweiterter Funktionen, es nicht außerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehren liegt, dass eine oder mehrere der verschiedenen hierin erörterten Ausführungsformen von einem Prozessor oder von mehr als zwei Prozessoren ausgeführt werden.
3 zeigt ein veranschaulichendes Schaltkreisschema der Gefahrenmeldeanlage 300 gemäß einer Ausführungsform. Das Schaltkreisschema ist eine ausführlichere veranschaulichende Darstellung der Gefahrenmeldeanlage 205 (von 2) und zeigt unter anderem stromverbrauchende Komponenten, die Leistungsbusse, die den Komponenten Strom zuführen, und Gate-Schaltkreis zum Auswählen der Kopplung und Entkopplung von Komponenten mit bzw. von einem Leistungsbus. Die Gefahrenmeldeanlage 300 kann lediglich von einer oder mehreren Batterien elektrisch betrieben werden und verwendet ein Stromzuteilungsschema, so dass die eine oder die mehreren Batterien die Anlage 300 für eine Mindestbetriebsdauer (z. B. von mindestens sieben (7) Jahren) betreiben können. Das Stromzuteilungsschema ermöglicht ferner, dass die Anlage 300 gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi (z. B. Leerlauf, Wi-Fi-Aktualisierung, Softwareaktualisierung und Alarm) für einen modusspezifischen Zeitraum (z. B. wird der Wi-Fi-Aktualisierungsmodus einmal pro Tag durchgeführt) während der Mindestbetriebsdauer betrieben werden kann. In der nachfolgenden Diskussion zeigt die Schaltkreisanordnung der Anlage 300, wie die Anlage 300 ihren Stromverbrauch verwalten kann, während erweiterte Benutzerinteraktionsfunktionen sowie eine stabile Gefahrenmeldung bereitgestellt werden.
Die Gefahrenmeldeanlage 300 weist ein Batteriesystem 301 auf, das eine Gleichstromquelle für den Leistungsbus 308 bereitstellt. Die Gleichstromquelle kann am Leistungsbus 308 auf einem ersten Spannungsniveau sein. Das Spannungsniveau kann abhängig von verschiedenen Bedingungen, wie Temperaturänderungen, geringfügig variieren. Abhängig von der Zusammensetzung der Gleichstromquelle (z. B. alkalische oder lithiumbasierte Chemikalien) kann das Spannungsniveau während der Betriebsdauer der Anlage 300 auf einem relativ konstanten Spannungsniveau (z. B. 4,5 Volt) oder innerhalb eines vordefinierten Bereichs von Spannungsniveaus bleiben. Das Spannungsniveau kann erheblich abfallen, wenn die im Batteriesystem 301 gespeicherte Energie unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt (z. B. wenn die Batterien effektiv tot sind). Das Batteriesystem 301 kann eine Batteriezellgruppe 302 und eine Batteriezellgruppe 305 aufweisen. Jede der Batteriezellgruppen 302 und 305 kann eine oder mehrere Batteriezellen aufweisen. In einer Ausführungsform weist jede Zellgruppe drei Batteriezellen auf. Wie dargestellt, ist die Batteriezellgruppe 302 über den Bus 303 und den Gate-Schaltkreis 351 mit der Diode 304 und dem Sicherheitsprozessor 330 gekoppelt. Der Sicherheitsprozessor 330 ist dem Sicherheitsprozessor 230 (vorstehend in Verbindung mit 2 erörtert) in vielerlei Hinsicht ähnlich. Die Batteriezellgruppe 305 ist über den Bus 306 und den Gate-Schaltkreis 352 mit der Diode 307 und dem Sicherheitsprozessor 330 gekoppelt. Der Sicherheitsprozessor 330 kann temporär die Gate-Schaltkreise 351 und 352 schließen, um die Spannungen der Batteriegruppen 302 bzw. 305 zu messen. Nach Abschluss der Messung kann der Sicherheitsprozessor 330 die Gate-Schaltkreise 351 und 352 öffnen. Dioden 304 und 307 sind mit dem Leistungsbus 308 gekoppelt.
Der Leistungsbus 308 ist mit dem Leistungswandlerschaltkreis 340, dem Leistungswandlerschaltkreis 342, dem Leistungswandlerschaltkreis 344, dem Leistungswandlerschaltkreis 346, dem Ultraschallsensor 320, dem Rauchmelder 324 und dem Anzeigemodul 328 (z. B. Leuchtdiode (LED)) über den Power-Gate-Schaltkreis 353 gekoppelt. Wie vorstehend in Verbindung mit 2 erläutert, wandelt der Leistungswandlerschaltkreis ein Signal von einem Niveau auf ein anderes um. Der Ultraschallsensor 320 kann dem in Verbindung mit Schnittstellensensoren 220 genannten Ultraschallsensor (von 2) ähnlich sein. Obwohl nur ein Ultraschallsensor dargestellt ist, kann die Anlage 300 mehr als einen Ultraschallsensor aufweisen. In einer Ausführungsform kann die Anlage 300 zwei Ultraschallsensoren aufweisen. Zum Beispiel kann ein Ultraschallsensor innerhalb des Gehäuses der Anlage angeordnet sein, um Ultraschallereignisse zu erkennen, wenn er an der Decke montiert ist, und der andere Sensor kann innerhalb des Hauses angeordnet sein, um Ultraschallereignisse zu erkennen, wenn er an einer Wand angebracht ist. Der Rauchmelder 324 kann einer der Sicherheitssensoren sein (wie vorstehend erörtert). Das Anzeigemodul 328 kann jede geeignete Anzeigevorrichtung sein. In einer Ausführungsform kann das Anzeigemodul 328 eine oder mehrere LEDs aufweisen, die unterschiedlich farbiges Licht aussenden, um einen Status der Anlage 300 anzuzeigen. Zum Beispiel kann die Anzeige von grünem Licht einen guten Status bedeuten, orangefarbiges Licht kann eine Warnbedingung, wie einen niedrigen Batterieladezustand, bedeuten und rotes Licht kann eine Gefahrenbedingung bedeuten. Jede der Komponenten, mit denen der Leistungsbus 308 gekoppelt ist, empfängt Gleichstrom auf einem ersten Spannungsniveau. Obwohl der Ultraschallsensor 320, der Rauchmelder 324 und das Anzeigemodul 328 mit Gleichstrom auf einem ersten Spannungsniveau arbeiten können, können andere Komponenten in der Anlage 300 andere Betriebsspannungen erfordern. Außerdem versteht es sich, dass, obwohl verschiedene Komponenten, wie Ultraschallsensor 320, Rauchmelder 324 und Anzeigemodul 328 Strom vom Leistungsbus 308 auf einem ersten Spannungsniveau empfangen können, eine oder mehrere dieser Komponenten einen internen Leistungswandlerschaltkreis aufweisen können. Zum Beispiel können der Ultraschallsensor 320 und das Anzeigemodul 328 jeweils einen Aufwärtswandler aufweisen.
Die Leistungswandlerschaltkreise 340, 342, 344 und 346 wandeln jeweils das am Leistungsbus 308 bereitgestellte Gleichstromsignal in ein Signal mit einem unterschiedlichen Spannungsniveau um. Die Leistungswandlerschaltkreise 340, 342 und 344 können alle das Gleichstromsignal auf drei unterschiedliche Spannungsniveaus abwärtswandeln, die unter dem ersten Spannungsniveau liegen. Insbesondere kann der Leistungswandlerschaltkreis 340 ein Abwärtswandler sein, der ein Signal mit einem zweiten Spannungsniveau (z. B. 1,8 Volt) an den Leistungsbus 341 bereitstellt. Der Leistungsbus 341 ist mit dem Anlagenprozessor 310 (der z. B. dem Prozessor 210 von 2 ähnlich sein kann), dem Sicherheitsprozessor 330, dem 6LoWPAN-Modul 314 (das z. B. dem Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 214 von 2 ähnlich sein kann) über den Power-Gate-Schaltkreis 361, Wi-Fi-Modul 312 (das z. B. dem Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation 212 von 2 ähnlich sein kann) über den Power-Gate-Schaltkreis 363 und nichtflüchtigen Speicher 316 (der z. B. dem nichtflüchtigen Speicher 216 ähnlich sein kann) über den Power-Gate-Schaltkreis 365 gekoppelt.
Einige der Sensoren können Unterkomponenten aufweisen, die separate Stromanforderung aufweisen und somit möglicherweise separat elektrisch betrieben werden müssen. Solche Sensoren können so gekoppelt sein, dass sie Strom von zwei oder mehr Leistungsbussen erhalten, so dass die Unterkomponenten mit dem geeigneten Strom versorgt werden. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Unterkomponenten eines Sensors durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden. Zum Beispiel kann der Rauchmelder 324 ein aktiver Sensor sein, der in einer Kammer enthaltene Luft mit einem aktiven IR-Signal untersucht und dann das IR-Signal misst, um zu sehen, inwieweit das Signal gestreut ist. Somit kann in einigen Ausführungsformen der Rauchmelder 324 eine optische Raucherkennungsquelle (eine erste Unterkomponente) und einen optischen Raucherkennungssensor (eine zweite Unterkomponente) aufweisen, wobei jede dieser Komponenten separat elektrisch betrieben wird. Insbesondere kann der Leistungsbus 308 Leistung für die optische Raucherkennungsquelle bereitstellen, und der Leistungsbus 343 kann Strom für den optischen Raucherkennungssensor über den Power-Gate-Schaltkreis 354 bereitstellen. Während des Betriebs der Gefahrenmeldeanlage 300 kann der optische Raucherkennungssensor selektiv elektrisch betrieben werden, durch gesteuertes Koppeln und Entkoppeln mit bzw. von dem Leistungsbus 343 über den Power-Gate-Schaltkreis 354. Obwohl die optische Raucherkennungsquelle mit dem Leistungsbus 308 gekoppelt ist, kann sie infolge eines Steuersignals (das z. B. vom Sicherheitsprozessor 330 bereitgestellt wird) ein- und ausgeschaltet werden. Somit können in dieser Ausführungsform Stromeinsparungen durch (1) Signalsteuerung der optischen Raucherkennungsquelle und durch (2) selektives Ansteuern des optischen Raucherkennungssensors durch Power-Gate erreicht werden.
Als anderes Beispiel kann der Ultraschallsensor 320 eine Sende-/Verstärkungs-Unterkomponente und eine Aufnehmer-Unterkomponente aufweisen, wobei jede dieser Unterkomponenten separat elektrisch betrieben wird. Die Sende-/Verstärkungs-Komponente kann gekoppelt sein, um Strom vom Leistungsbus 308 zu empfangen, und die Aufnehmer-Unterkomponente kann gekoppelt sein, um Strom vom Leistungsbus 349 zu empfangen, und zwar über den Power-Gate-Schaltkreis 364. Während des Betriebs der Gefahrenmeldeanlage 300 kann zum Beispiel die Aufnehmer-Unterkomponente über den Power-Gate-Schaltkreis 364 durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden, und die Sende-/Verstärkungs-Unterkomponente kann über Signalsteuerung ein- und ausgeschaltet werden. Obwohl die Sende-/Verstärkungs-Unterkomponente direkt mit dem Leistungsbus 308 gekoppelt sein kann, kann somit die Sende-/Verstärkungs-Unterkomponente nur eingeschaltet werden, wenn sie durch ein Signal angesteuert wird (z. B. durch ein Signal, das vom Anlagenprozessor 310 bereitgestellt wird), wodurch der Stromverbrauch minimiert wird.
Somit kann der Stromverbrauch durch den Ultraschallsensor 320 unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Ansätzen minimiert werden: Power-Gate und Signalsteuerung. Es versteht sich, dass andere Sensoren ähnliche Ansätze verwenden können, um den Stromverbrauch zu minimieren und die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Es versteht sich ferner, dass einige Sensoren möglicherweise keine Unterkomponenten aufweisen, die mit dem Power-Gate-Schaltkreis gekoppelt sind, solche jedoch Unterkomponenten über Signalsteuerung ein- und ausgeschaltet werden können.
Der Leistungswandlerschaltkreis 342 kann ein Abwärtswandler sein, der ein Signal mit einem dritten Spannungsniveau (z. B. 3,0 Volt) für den Leistungsbus 343 bereitstellt. Der Leistungsbus 343 ist mit einem RF-Front-End-Modul (FEM) 315 über den Power-Gate-Schaltkreis 362, Ultraschallsensor 320 über den Power-Gate-Schaltkreis 364, beiden ALS-Sensor 322 und dem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 323 über den Power-Gate-Schaltkreis 355 und Low-Dropout-Regler 348 gekoppelt. Der Ultraschallsensor 320 empfängt Strom von den Leistungsbussen 308 und 343. Das RF-FEM 315 arbeitet in Verbindung mit dem 6LoWPAN-Modul 314 und kann einen Leistungsverstärker (PA) zum Senden von Daten, einen rauscharmen Verstärker (LNA) zum Empfangen von Daten, einen fakultativen Antennenschalter und einen fakultativen Sende-/Empfangs-Schalter aufweisen. Der PA verstärkt die Leistung des Sendesignals, um den Signalbereich zu verbessern, und der LNA verbessert die Empfindlichkeit beim Empfangen eines Signals. Das 6LoWPAN-Modul 314 kann wahlweise FEM 315 nutzen, um seine Leistung zu verbessern, jedoch zieht dies eine Leistungsstrafe nach sich. Der ALS-Sensor 322 und der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 323 können den vorstehend in Verbindung mit 2 erörterten Sicherheitssensoren ähnlich sein 232.
Der Leistungswandlerschaltkreis 344 kann ein Abwärtswandler sein, der ein Signal mit einem vierten Spannungsniveau (z. B. 3,3 Volt) für den Leistungsbus 345 bereitstellt. Der Leistungswandlerschaltkreis 344 kann selektiv ein- und ausgeschaltet werden, abhängig von einem Signal, das an den Knoten 368 angelegt wird. Das an den Knoten 368 angelegte Signal kann vom Anlagenprozessor 310 bereitgestellt werden. Der Leistungsbus 345 kann mit dem Wi-Fi-Modul 312 und Lautsprecher 318 gekoppelt sein. Der Lautsprecher 318 kann dem Lautsprecher 218 (vorstehend in Verbindung mit 2 erörtert) ähnlich sein. Das vierte Spannungsniveau kann höher als das dritte Spannungsniveau sein. Obwohl das Wi-Fi-Modul 312 und der Lautsprecher 318 mit einem dritten Spannungsniveau arbeiten könnten, führt die Verwendung des vierten Spannungsniveaus zu einer Leistungssteigerung. Die erhöhte Betriebsspannung kann den Drahtlosbereich des Wi-Fi-Moduls 312 erhöhen und die Lautstärke des Lautsprechers 318 erhöhen. In einigen Ausführungsformen kann der Leistungswandlerschaltkreis 344 weggelassen werden, und das Wi-Fi-Modul 312 und der Lautsprecher 318 können mit dem Leistungsbus 343 gekoppelt sein. Das Wi-Fi-Modul 312 ist über den Gate-Schaltkreis 363 mit dem Leistungsbus 341 gekoppelt, um Strom für seinen digitalen Schaltkreis, seine Logik, zu empfangen und mit dem Anlagenprozessor 310 zu kommunizieren, und ist mit dem Leistungsbus 345 gekoppelt, um Strom für seinen Funk und seinen Sendeempfänger zu erhalten. Somit, wie dargestellt, kann der Digitallogikschaltkreis des Wi-Fi-Moduls 312 über den Gate-Schaltkreis 363 durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden, und sein Funk und sein Sendeempfänger können ein- und ausgeschaltet werden, abhängig davon, ob der Leistungswandlerschaltkreis 344 eingeschaltet ist.
Der Leistungswandlerschaltkreis 346 kann das Gleichstromsignal auf ein höheres Spannungsniveau als das erste Spannungsniveau aufwärtswandeln. Der Leistungswandlerschaltkreis 346 kann selektiv ein- und ausgeschaltet werden, abhängig von einem Signal, das an den Knoten 358 angelegt wird. Der Leistungswandlerschaltkreis 346 kann ein Aufwärtswandler sein, der ein Signal mit einem fünften Spannungsniveau (z. B. 12 Volt) für den Leistungsbus 347 bereitstellt. Der Alarm 334 kann dem Signalton 234 (vorstehend in Verbindung mit 2 erörtert) ähnlich sein.
Es versteht sich, dass, obwohl die Leistungswandlerschaltkreise 340, 342, 344, 346 vorstehend so beschrieben wurden, dass sie entweder eine Abwärtswandlertopologie oder eine Aufwärtswandlertopologie aufweisen, jegliche geeigneten Umwandlungstopologien verwendet werden können. Zum Beispiel können andere DC-DC-Umwandlungstopologien wie Abwärts- und Aufwärtstopologien verwendet werden. Außerdem können Umwandlungstopologien, die Transformatoren verwenden, verwendet werden, wie zum Beispiel Vollbrückendurchflusswandler, Halbbrückendurchflusswandler, Eintaktwandler, Gegentaktwandler und Klemmwandler.
Der Low-Dropout-Regler 348 stellt stabilen Strom „hoher” Qualität für den Leistungsbus 349 bereit. Der Low-Dropout-Regler 348 kann das Spannungsniveau des Signals, das er am Leistungsbus 343 empfängt, ändern, um ein sechstes Spannungsniveau für den Leistungsbus 349 bereitzustellen. Die Qualität des Signals am Leistungsbus 349 ist höher als die Qualität des Signals am Leistungsbus 343. Die Signalqualität kann mit jeder Anzahl unterschiedlicher Charakteristika gemessen werden. Zu einigen Charakteristika gehören Spannungswelligkeit, Abweichungen von einem durchschnittlichen Spannungsniveau, Einschwingverhalten und Rauschen.
In einer beispielhaften Erklärung wird angenommen, dass der Leistungswandlerschaltkreis 342 ein Signal mit dem dritten Spannungsniveau (z. B. 3,0 Volt) für den Leistungsbus 343 bereitstellt und der Regler 348 das dritte Spannungsniveau in ein sechstes Spannungsniveau (z. B. 2,7 Volt) umwandelt. Während des Betriebs der Anlage 300 können die Stromanforderungen am Leistungsbus 343 temporär die Fähigkeit des Leistungswandlerschaltkreises 342, ein Signal auf dem dritten Spannungsniveau bereitzustellen, unterbrechen. Zum Beispiel wenn der Ultraschallsensor 320 eingeschaltet wird, könnte der vom Sensor 320 angeforderte Strom verursachen, dass die Spannung des Signals für den Leistungsbus 343 für einen Moment unter das dritte Spannungsniveau sinkt. Trotz dieses Abfallens des Spannungsniveaus hält der Regler 348 sein Ausgabesignal auf dem sechsten Spannungsniveau aufrecht, wodurch sichergestellt wird, dass alle Komponenten, die mit dem Leistungsbus 349 gekoppelt sind, weiterhin arbeiten und nicht von Änderungen im Signal am Leistungsbus 343 betroffen sind.
Der Leistungsbus 349 kann mit dem Rauchmelder 324 über den Power-Gate-Schaltkreis 354, dem CO-Sensor 325 und dem PIR-Sensor 327 gekoppelt sein. Der CO-Sensor 325 kann einer der Sicherheitssensoren 232 sein, die vorstehend in Verbindung mit 2 erörtert sind. Der CO-Sensor 325 kann einen elektrochemischen Sensor verwenden, um CO-Gas zu erkennen. Dieser spezielle Sensortyp benötigt ein relativ stabiles Signal, um ordnungsgemäß zu funktionieren, und ist auch ein Sensortyp, der ständig Strom empfangen muss. Die konstante Stromanforderung kann notwendig sein, da es zu lange dauert, dass sich der Sensor stabilisiert und akkurate CO-Werte ermittelt, wenn er durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet wird. Der CO-Sensor 325 empfängt ein stabiles Stromsignal vom Regler 348 am Leistungsbus 349 und wird nicht durch Power-Gate angesteuert, wodurch er ständig bereit ist, Strom vom Leistungsbus 349 zu empfangen. Der PIR-Sensor 327 ist ein anderer Sensortyp, der ein relativ stabiles Signal benötigt, um ordnungsgemäß zu funktionieren, und ständig Strom empfangen muss.
Der Rauchmelder 324 ist mit den Leistungsbussen 308 und 349 gekoppelt. Der Leistungsbus 308 versorgt eine Infrarot-(IR-)LED mit Strom, und der Leistungsbus 359 versorgt einen Empfänger- und Signalverstärkungsschaltkreis mit Strom. In einigen Ausführungsformen kann der Leistungsbus 308 einer IR-LED (z. B. einer optischen Raucherkennungsquelle) durch einen einstellbaren LDO (nicht dargestellt) Strom zuführen. Dieser LDO kann selektiv vom Sicherheitsprozessor 330 aktiviert werden und wird nur umgeschaltet, wenn ein LED-Impuls erforderlich ist; der Sicherheitsprozessor 330 kann ein Steuersignal für die optische Raucherkennungsquelle bereitstellen (um sie ein- und auszuschalten) und kann auch den Betrieb des Power-Gate-Schaltkreises 354 steuern, um den Empfänger- und Signalverstärkungsschaltkreis selektiv mit Strom zu versorgen.
Wenn kein IR-LED-Impuls erforderlich ist, wird der LDO deaktiviert, und der Power-Gate-Schaltkreis 354 entkoppelt den Leistungsbus 359 vom Empfänger- und Signalverstärkungsschaltkreis (z. B. dem optischen Rauchmelder). Demzufolge kann, wenn der LDO deaktiviert ist und der Power-Gate-Schaltkreis 354 offen ist, der Rauchmelder 324 minimalen Strom ziehen (z. B. weniger als 1 μA).
Die Anlage 300 kann einen oder mehrere Thermistoren 326 aufweisen, die an verschiedenen Stellen innerhalb der Anlage 300 angeordnet sind. Die Thermistoren 326 können ein anderer der Sicherheitssensoren sein, wie vorstehend in Verbindung mit 2 erörtert. Wie dargestellt, sind die Thermistoren 326 NTC-Thermistoren, obwohl es sich versteht, dass andere Arten von Thermistoren verwendet werden können. Die Thermistoren 326 können mit dem Sicherheitsprozessor 330 über den Leistungsbus 331 gekoppelt sein. Der Sicherheitsprozessor 330 kann selektiv ein Stromsignal an den Leistungsbus 331 bereitstellen. Wenn zum Beispiel der Sicherheitsprozessor 330 Temperaturwerte vom Thermistor 326 erhalten möchte, kann er dem Leistungsbus 331 Strom bereitstellen. Nach dem Erhalt dieses Werts kann der Prozessor 330 die Leistung für den Leistungsbus 331 abschalten. In einer anderen Ausführungsform kann der Prozessor 330 dem Leistungsbus 331 konstant Strom zuführen. Es versteht sich, dass jede Anzahl von Thermistoren in der Anlage 300 verwendet werden kann und dass die Thermistoren an unterschiedlichen Stellen davon angeordnet sein können. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform ein einzelner Thermistor an der flexiblen Leiterplatte 329 vorhanden sein.
Die verschiedenen Komponenten und Leistungsbusse der Gefahrenmeldeanlage 300 können auf einer oder mehreren gedruckten Leiterplatten oder flexiblen gedruckten Leiterplatten angeordnet sein. In einer Ausführungsform können der PIR-Sensor 327 und das Anzeigemodul 328 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 329 angeordnet sein, und alle anderen Komponenten können auf einer gedruckten Leiterplatte (nicht dargestellt) angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform können alle Komponenten auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet sein.
3 zeigt eine gestrichelte Linie 370, die sich zwischen verschiedenen Komponenten der Anlage 300 schlängelt. Die gestrichelte Linie 370 markiert eine veranschaulichende Teilung von Komponenten, die dem Bereitstellen von 1) Sicherheitsfunktionen und 2) erweiterten Funktionen dient und insbesondere generell zeigt, wie Strom von den Prozessoren 310 und 330 verwaltet wird. Komponenten, die generell im Zusammenhang mit den Sicherheitsfunktionen stehen, sind unter der gestrichelten Linie 370 dargestellt, und Komponenten, die generell im Zusammenhang mit erweiterten Funktionen stehen, sind über der gestrichelten Linie 370 dargestellt. Die gestrichelte Linie 370 dient ferner zum Veranschaulichen der Ausführungsform der gegabelten Prozessoren, wobei der Sicherheitsprozessor 330 Sicherheitsfunktionen dient und der Anlagenprozessor 310 dem Umgang mit erweiterten Funktionen sowie der allgemeinen Anlagenverwaltung dient. Wie nachstehend ausführlicher erörtert, zeigt die gestrichelte Linie, dass der Sicherheitsprozessor 330 den Stromverbrauch der „Sicherheitskomponenten” verwaltet und der Anlagenprozessor den Stromverbrauch der anderen Komponenten verwaltet.
Die Sicherheitsfunktionen der Anlage 300 sind stabil, leistungseffizient und arbeiten ohne Betriebsausfall. Um die robuste und leistungseffiziente Verwendung der Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten, kann die Anlage 300 wie folgt arbeiten. Die Leistungswandlerschaltkreise 340 und 342 können während ihrer Mindestbetriebsdauer stets eingeschaltet sein (zumindest während der beabsichtigten und gewöhnlichen Verwendung der Anlage 300). Es kann Instanzen geben, in denen die Leistungswandlerschaltkreise 340 und 342 nicht ständig eingeschaltet sind, wie wenn die Anlage 300 ein vollständiges Zurücksetzen durch Power-Reset durchläuft. So ist der Leistung, der an den Leistungsbussen 341 und 343 zugeführt wird, stets für nachgeschaltete Komponenten verfügbar. Zu diesen Komponenten können der Anlagenprozessor 310, der Sicherheitsprozessor 330, nichtflüchtiger Speicher 316, der Low-Dropout-Regler 348 und die Sicherheitssensoren gehören (z. B. ALS-Sensor 322, Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 323, Rauchmelder 324, CO-Sensor 325, Thermistoren 326 und PIR-Sensor 327). Dass der Sicherheitsprozessor 330 und die Sicherheitssensoren über die stets eingeschalteten Leistungswandlerschaltkreise 340 und 342 Zugang zu Strom haben, stellt sicher, dass die Anlage 300 konstant auf Gefahrenereignisse überwacht.
Stromeinsparungen können realisiert werden, da der Sicherheitsprozessor 330 im Gegensatz zum Anlagenprozessor 310 dem Überwachen der Sicherheitssensoren auf eine Gefahrenbedingung dient. Weitere Stromeinsparungen können durch Power-Gate an verschiedenen Komponenten realisiert werden. Insbesondere kann der Sicherheitsprozessor 330 unabhängig jeden der Power-Gate-Schaltkreise 353, 354 und 355 steuern. Somit kann der Prozessor 330 selektiv das Anzeigemodul 328 mit dem Leistungsbus 308, den Rauchmelder 324 mit dem Leistungsbus 349 und sowohl ALS-Sensor 322 als auch Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 323 mit dem Leistungsbus 353 koppeln und davon entkoppeln, indem die Power-Gate-Schaltkreise 353, 354 bzw. 355 gesteuert werden. Da das Anzeigemodul 328, der Rauchmelder 324 und sowohl ALS-Sensor 322 als auch Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 323 ordnungsgemäß arbeiten können, wenn sie vollständig ein- und ausgeschaltet werden, kann die Anlage 300 ferner den Stromverbrauch durch selektives Trennen dieser von ihren jeweiligen Leistungsbussen verwalten. Außerdem kann der Prozessor 330 zusätzliche Stromeinsparungen durch selektives Bereitstellen von Strom für den Leistungsbus 331 erzielen.
Der Sicherheitsprozessor 330 kann ferner den Stromverbrauch durch selektives Aktivieren des Leistungswandlerschaltkreises 346 verwalten. Der Prozessor 330 kann den Schaltkreis 346 aktivieren oder deaktivieren, indem er das jeweilige Signal an den Steuerknoten 358 anlegt. Wenn der Wandlerschaltkreis 346 aktiviert ist, kann er ein Signal auf dem fünften Spannungsniveau für den Leistungsbus 347 bereitstellen. Der Prozessor 330 kann den Schaltkreis 346 aktivieren, wenn ein Gefahrenereignis erkannt wird, und sobald der Schaltkreis 346 aktiviert ist, gibt der Alarm 334 seinen Signalton aus. Wenn kein Gefahrenereignis erkannt wird oder keine Notwendigkeit gibt, dass der Alarm 334 aktiv wird, kann der Prozessor 330 den Schaltkreis 346 deaktivieren. Ein Deaktivieren des Schaltkreises 346 spart Strom, der während des Betriebs des Schaltkreises 346 verloren ging, sowie Strom, der anderenfalls vom Alarm 334 verbraucht worden wäre.
Die Stromverwaltung kann auch vom Prozessor 310 durchgeführt werden. Der Prozessor 310 kann unabhängig jeden der Power-Gate-Schaltkreise 361, 362, 363, 364 und 365 steuern. Somit kann der Prozessor 310 selektiv das 6LoWPAN-Modul 314 mit dem Leistungsbus 341, FEM 315 mit dem Leistungsbus 343, das Wi-Fi-Modul 312 mit dem Leistungsbus 341, nichtflüchtigen Speicher 316 mit dem Leistungsbus 341 und den Ultraschallsensor 320 mit dem Leistungsbus 343 koppeln und davon entkoppeln, indem die Power-Gate-Schaltkreise 361, 362, 363, 364 bzw. 365 gesteuert werden. Diese Power-Gate-kompatiblen Komponenten können vollständig von einem Leistungsbus getrennt sein und immer noch in der Lage sein, ordnungsgemäß zu funktionieren, wenn sie erneut mit ihren jeweiligen Leistungsbussen verbunden werden.
Der Anlagenprozessor 310 kann ferner den Stromverbrauch durch selektives Aktivieren des Leistungswandlerschaltkreises 344 verwalten. Der Prozessor 310 kann den Schaltkreis 344 aktivieren oder deaktivieren, indem er das jeweilige Signal an den Steuerknoten 368 anlegt. Wenn der Wandlerschaltkreis 344 aktiviert ist, kann er ein Signal auf dem vierten Spannungsniveau für den Leistungsbus 345 bereitstellen. Der Prozessor 310 kann den Schaltkreis 344 aktivieren, wenn das Wi-Fi-Modul 312 und der Lautsprecher 318 Strom benötigen. Ein Deaktivieren des Schaltkreises 344 spart Strom, der während des Betriebs des Schaltkreises 344 verloren ging, sowie Strom, der anderenfalls vom Wi-Fi-Modul 312 und dem Lautsprecher 318 verbraucht worden wäre.
Der Anlagenprozessor 310 und der Sicherheitsprozessor 330 können gemäß mehreren unterschiedlichen Strommodi arbeiten. Zum Beispiel können in einem sehr einfachen Sinne beide Prozessoren 310 und 330 in einem aktiven Modus und einem Schlafmodus sein. Als anderes Beispiel können einer oder mehrere der Prozessoren 310 und 330 mehrere aktive Modi und mehrere Schlafmodi aufweisen, die jeweils ein unterschiedliches Stromverbrauchsniveau aufweisen. Der bestimmte Modus, in dem jeder Prozessor arbeitet, kann vom Modusbetrieb der Anlage 300 abhängen. Wenn zum Beispiel die Anlage 300 in einem Leerlauf-Betriebsmodus ist, kann der Anlagenprozessor 310 in einem relativ tiefen Schlafmodus und der Sicherheitsprozessor 330 in einem relativ wenig Strom verbrauchenden aktiven Modus sein.
4 zeigt ein veranschaulichendes Zustandsdiagramm, das die Ein-/Aus-Zustände der Power-Gate-Schaltkreise 353, 354, 355, 361, 362, 363, 364 und 365 und Leistungswandlerschaltkreise 344 und 346 für vier unterschiedliche Betriebsmodi der Anlage 300 angibt. Zu den unterschiedlichen Modi gehören Leerlauf, Wi-Fi-Aktualisierung, Softwareaktualisierung und Alarm. Es versteht sich, dass andere Modi von der Anlage 300 implementiert werden können, jedoch werden nur vier solche Modi angezeigt, um ein Überfüllen der Fig. zu vermeiden. In der Fig. wird der Power-Gate-Schaltkreis 353 als PGC 353 bezeichnet, der Schaltkreis 354 wird als PGC 354 bezeichnet und so weiter. Der Leistungswandlerschaltkreis 344 wird als PCC 344 bezeichnet und so weiter. Wenn der Power-Gate-Schaltkreis eingeschaltet wird, koppelt er einen Leistungsbus mit einer Komponente. Wenn ein Power-Gate-Schaltkreis ausgeschaltet wird, entkoppelt er einen Leistungsbus von einer Komponente. Wenn der Leistungswandlerschaltkreis eingeschaltet ist, dient er zum Umwandeln eines Signals, und wenn er ausgeschaltet ist, arbeitet er nicht. In einigen Betriebsmodi können einige Power-Gate-Schaltkreise und Leistungswandlerschaltkreise während der Dauer des Modus dauerhaft ein- oder ausgeschaltet sein, und andere Gate-Schaltkreise und Wandlerschaltkreise können während der Dauer des Modus zyklisch ein- oder ausgeschaltet werden. Das zyklische Ein- und Ausschalten ist als „zyklisch ein/aus” gekennzeichnet.
Die Gefahrenmeldeanlage kann ein Stromzuteilungsschema durchsetzen, so dass eine Batteriestromquelle die Anlage für eine Mindestbetriebsdauer elektrisch betreiben kann. In einigen Ausführungsformen ist die Batteriestromquelle die einzige Energiequelle für die Anlage und ist nicht wiederaufladbar. In solchen Anlagen kann das Stromzuteilungsschema aggressiv Strom sparen, so dass sie für die Mindestbetriebsdauer betrieben werden kann. Die Mindestbetriebsdauer kann mindestens fünf Jahre, sechs Jahre, sieben Jahre, acht Jahre, neun Jahre oder zehn Jahre betragen. In anderen Ausführungsformen, in denen die Batteriestromquelle wiederaufgeladen, ersetzt oder als Sicherungsenergiequelle verwendet werden kann, kann das Stromzuteilungsschema Strom einsparen, jedoch nicht so aggressiv wie es bei einer Anlage mit ausschließlich nicht wiederaufladbarer Batterie der Fall ist. Der Einfachheit und Klarheit der Erörterung halber erfolgt die Erörterung des Stromzuteilungsschemas in Bezug auf eine Gefahrenmeldeanlage mit ausschließlich nicht wiederaufladbarer, nicht ersetzbarer Batterie, obwohl es sich versteht, dass das Stromzuteilungsschema oder Gesichtspunkte davon in anderen Gefahrenmeldeanlagen verwendet werden können (einschließlich mit Netzstrom betriebenen Anlagen, mit Netzstrom betriebenen Anlagen mit Batteriesicherung und Anlagen, die mit wiederaufladbarer Batterie betrieben werden). Zum Beispiel ist eine mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlage mit Sicherungsbatterie nachstehend in Verbindung mit 13–15 erörtert.
Die Stromzuteilungsschemen gemäß verschiedenen Ausführungsformen erhöhen die Stromeinsparungen, die unter Verwendung verschiedener hierin erörterter Stromschaltkreisausführungsformen realisiert werden, weiter, indem modusspezifische Laufzeitbeschränkungen an einem oder mehreren Betriebsmodi auferlegt werden. Jeder Modus (z. B. Leerlaufmodus, Protokollaktualisierungsmodus, Softwareaktualisierungsmodus und Alarmmodus) hat sein eigenes Stromverbrauchsprofil. Das Stromverbrauchsprofil für einen gegebenen Modus definiert die Strommenge, die zum Betreiben der Gefahrenmeldeanlage gemäß dem Modus erforderlich ist. Wenn die Gefahrenmeldeanlage in einem der Modi betrieben wird, ist ihr Schaltkreis (z. B. die in 3 dargestellten Komponenten) für den Betrieb gemäß diesem Modus konfiguriert, und der Strom, den sie verbraucht, gibt das Stromverbrauchsprofil dieser Modi an.
Das Stromverbrauchsprofil ist für jeden Modus unterschiedlich, und die in jedem Modus verbrauchte Strommenge kann von einer niedrigsten Menge zu einer höchsten Menge reichen. Einer der Stromverbrauchsmodi entspricht der niedrigsten Stromverbrauchsmenge, und ein anderer Stromverbrauchsmodus entspricht der höchsten Stromverbrauchsmenge, und alle anderen Stromverbrauchsmodi liegen irgendwo zwischen der niedrigsten und der höchsten Stromverbrauchsmenge. Zum Beispiel kann im Leerlaufmodus das Stromverbrauchsprofil in der Größenordnung von Mikrowatt liegen. Der Protokollaktualisierungs- und der Softwareaktualisierungsmodus können Stromverbrauchsprofile in der Größenordnung von Milliwatt aufweisen, und der Alarmmodus kann ein Stromverbrauchsprofil in der Größenordnung von Watt aufweisen. Die Unterschiede in Stromverbrauchsprofilen können somit relativ zueinander variieren. Zum Beispiel kann das Stromverbrauchsprofil des Leerlaufmodus im Vergleich zu den Stromverbrauchsprofilen der anderen Modi relativ niedrig sein. Insbesondere kann das Stromprofil des Leerlaufmodus mehrere Größenordnungen (z. B. drei Größenordnungen) kleiner als das der anderen Modi sein. Das Stromprofil des aktiven Modus kann im Vergleich zu den anderen Modi relativ hoch sein. Es kann mehrere Größenordnungen mehr als das des Leerlaufmodus betragen, jedoch nur eine oder zwei Größenordnungen höher als das des Protokollaktualisierungs- und des Softwareaktualisierungsmodus. Der Protokollaktualisierungs- und der Softwareaktualisierungsmodus können Stromverbrauchsprofile aufweisen, die in der gleichen Größenordnung liegen, sich aber insofern unterscheiden, als der Softwareaktualisierungsmodus mehr Strom verbraucht als der Protokollaktualisierungsmodus.
Das Stromzuteilungsschema kann eine modusspezifische Laufzeitbeschränkung bei einem oder mehreren Betriebsmodi anwenden. Die modusspezifische Laufzeitbeschränkung kann begrenzen, wie lange die Gefahrenmeldeanlage in einem bestimmten Modus arbeitet. Die Zeitbeschränkung für jeden Modus kann in der Größenordnung von Sekunden pro Tag oder Minuten pro Jahr sein, oder es gibt gar keine Begrenzung. 5 zeigt eine Säule über modusspezifische Laufzeitbeschränkung, die den Grad darstellt, zu dem die Gefahrenmeldeanlage in einem gegebenen Modus arbeiten kann. Außerdem weist diese Säule Beispiele dazu auf, wie lange (in Sekunden pro Jahr) die Gefahrenmeldeanlage in jedem Modus arbeiten kann. 5 weist auch eine Säule auf, die den Betriebszyklus während der Betriebsdauer (z. B. zehn Jahre) jedes Modus angibt. Der Betriebszyklus ist eine Funktion der Laufzeitbeschränkungen und der Betriebsdauer. Wenn zum Beispiel die Laufzeitbeschränkung für einen bestimmten Modus uneingeschränkt ist, dann betrüge der Betriebszyklus 100% für die Betriebsdauer. Das heißt, die Gefahrenmeldeanlage über die gesamte Betriebsdauer konstant Strom verbrauchen (mit der Verbrauchsrate für den Modus). Wenn die Laufzeitbeschränkung für einen anderen Modus schwer beschränkt ist, dann wäre der Betriebszyklus für den Modus ein Anteil der Betriebsdauer. Somit würde für diesen Modus die Gefahrenmeldeanlage über die gesamte Betriebsdauer intermittierend Strom verbrauchen (mit der Verbrauchsrate für den Modus).
Das Stromzuteilungsschema kann selektiv Laufzeitbeschränkungen für einen oder mehrere Betriebsmodi anwenden. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen eine Laufzeitbeschränkung mindestens anfangs bei einem bestimmten Betriebsmodus auferlegt werden. Dann, zu einem späteren Zeitpunkt, kann die Laufzeitbeschränkung aufgehoben werden. Die Laufzeitbeschränkung kann infolge einer geeigneten Anzahl unterschiedlicher Faktoren aufgehoben werden. Ein beispielhafter Faktor kann sein, dass die Anlage den Modus sehr nutzen muss. Statt die Laufzeitbeschränkung aufzuerlegen, die verhindert, dass die Anlage in dem Modus arbeiten kann, wird sie aufgehoben. Das Stromzuteilungsschema kann die abgewählte Laufzeitbeschränkung ausgleichen, indem selektiv eine oder mehrere Laufzeitbeschränkungen auf einen oder mehrere andere Betriebsmodi angewendet werden.
Es sollte sich verstehen, dass die Anlage die komplette Steuerung übernehmen kann, wenn einige Betriebsmodi ausgeführt werden (z. B. wie Protokollaktualisierungs- und Softwareaktualisierungsmodus), jedoch keine Steuerung übernimmt, wenn andere Modi ausgeführt werden (z. B. wie Voralarm- oder Alarmmodus). Um diese mögliche Variabilität im Modusbetrieb auszugleichen, kann das Stromzuteilungsschema jedem Betriebsmodus anfängliche Laufzeitbeschränkungen zuweisen und auf der Grundlage der Anlagenverwendung und anderen Parametern (z. B. verfügbarer Batteriekapazität) die Laufzeitbeschränkungen anpassen. Auf diese Weise kann die Anlage anfangs so konfiguriert werden, dass sie auf der Basis von hypothetischen Schätzungen, wie viel Strom von der Anlage verbraucht wird, betrieben wird. Und somit können, wenn die tatsächliche Stromverwendung den hypothetischen Schätzungen entspricht, die Laufzeitbeschränkungen über die gesamte Betriebsdauer der Anlage relativ unverändert bleiben. Wenn jedoch die tatsächliche Stromverwendung von den hypothetischen Schätzungen abweicht, kann das Stromzuteilungsschema eine oder mehrere de Laufzeitbeschränkungen anpassen.
In einigen Verwendungsfallszenarien kann das Stromzuteilungsschema Variationen im Stromverbrauch vollständig ausgleichen und immer noch in der Lage sein, sicherzustellen, dass die Anlage für mindestens einen Mindestzeitraum arbeitet. Dies kann zum Beispiel durch Auferlegen strengerer Laufzeitbeschränkungen auf einen oder mehrere „steuerbare” Modi erfolgen. Wenn zum Beispiel die Anlage mehr als erwartet im Alarmmodus arbeitet, kann das Stromzuteilungsschema dem Protokoll- und dem Softwareaktualisierungsmodus strengere Laufzeitbeschränkungen auferlegen, um sicherzustellen, dass die Anlage für mindestens einen Mindestzeitraum arbeitet. In anderen Verwendungsszenarien muss das Stromzuteilungsschema nicht sicherstellen können, dass die Anlage für mindestens einen Mindestzeitraum arbeitet, wenn der Stromverbrauch die hypothetischen Schätzungen weit übersteigt. Wenn zum Beispiel die Anlage für mehrere längere Zeiträume im Alarmmodus arbeitet, kann der Anlagenbatterie so viel Strom entzogen werden, dass sie die Anlage nicht mehr für ihre gewünschte Mindestbetriebsdauer mit Strom versorgen kann, unabhängig davon, wie aggressiv den anderen Status die Laufzeitbeschränkungen auferlegt werden.
Diagramm die relativen Stromverbrauchsprofile für jeden Modus. Wie dargestellt, werden relativen Stromverbrauchsprofilen relative Werte wie folgt zugewiesen: Leerlauf ist niedrig, Protokollaktualisierung ist mittel, Softwareaktualisierung ist mittel/hoch und Alarm ist hoch. 5 veranschaulicht auch sehr allgemein die unterschiedlichen Laufzeitbeschränkungen, die auf jeden Modus angewendet werden können. Diese Laufzeitbeschränkungen können zum Beispiel ein anfänglicher Satz von Beschränkungen sein, der von dem Stromzuteilungsschema auferlegt wird, um sicherzustellen, dass die Gefahrenmeldeanlage über eine gesamte gewünschte Betriebsdauer arbeitet. Eine oder mehrere dieser Beschränkungen können gegebenenfalls geändert werden. 5 zeigt auch illustrative Betriebszyklen jedes Modus. Wie dargestellt, kann der Leerlaufmodus eine unbeschränkte modusspezifische Laufzeitbeschränkung aufweisen. Dies bedeutet, dass jegliche Komponenten, die zum Aktivieren des Leerlaufmodus benötigt werden, über die gesamte Betriebsdauer der Gefahrenmeldeanlage aktiv sind. Zum Beispiel können während des Leerlaufmodus die Sicherheitssensoren aktiv abgefragt werden, um auf Gefahrenbedingungen zu überprüfen und Sensordaten zu protokollieren.
Der Protokollaktualisierungsmodus kann eine moderate Laufzeitbeschränkung aufweisen. Zum Beispiel kann unter dieser Beschränkung die Gefahrenmeldeanlage ihre Protokolldaten über einen Router (z. B. den Router 122 von 1) unter Verwendung eines Hochleistungs-Schaltkreises für kabellose Kommunikation einmal Täglich für die gesamte Dauer der Betriebsdauer auf einen Remote-Server hochladen. Obwohl mehrere Komponenten, einschließlich dem relativ viel Strom verbrauchenden Anlagenprozessor und dem Schaltkreis für kabellose Kommunikation, temporär aktiv sind, macht der Protokollaktualisierungs-Betriebsmodus weniger als 0,05% der Betriebsdauer aus.
Der Softwareaktualisierungsmodus kann eine schwere Laufzeitbeschränkung aufweisen. Zum Beispiel kann der Gefahrenmeldeanlage unter dieser Beschränkung eine Softwareaktualisierung pro Jahr für die Dauer der Betriebsdauer gestattet werden. Obwohl der Softwareaktualisierungsmodus ein mittleres/hohes relatives Stromverbrauchsprofil aufweist, führt die Laufzeitbeschränkung zu einem relativ niedrigen Betriebszyklus während der Betriebsdauer (z. B. weniger als 0,0006%).
Der Alarmmodus kann ebenfalls eine schwere Laufzeitbeschränkung aufweisen. Zum Beispiel wird unter dieser Beschränkung ausreichend Strom gespart, um regelmäßig den Alarm zu testen und sicherzustellen, dass der Alarm bei Erkennung eines Gefahrenereignisses funktioniert. Trotz des hohen Stromverbrauchsprofils des Alarmmodus führt eine modusspezifische Laufzeitbeschränkung zu einem relativ niedrigen Betriebszyklus während der Betriebsdauer (z. B. weniger als 0,00095%). Das Stromzuteilungsschema kann Laufzeitbeschränkungen des Protokollaktualisierungs-, Softwareaktualisierungs-, Alarmmodus und anderer Modi wie gewünscht anpassen, muss jedoch die Laufzeitbeschränkungen für den Leerlaufmodus nicht ändern können.
Bezugnehmend auf 6 zeigt das Diagramm veranschaulichende Stromstatus von vielen der stromverbrauchenden Komponenten für jeden Betriebsmodus. Insbesondere zeigt das Diagramm die folgenden stromverbrauchenden Komponenten: 6LoWPAN-Modul, Anlagenprozessor, nichtflüchtigen Speicher, Sicherheitsprozessor, Wi-Fi-Modul, ALS-Sensor, Rauchmelder, CO-Sensor, Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, Ultraschallsensor, PIR-Sensor, Lautsprecher, LEDs und Alarm. Für jeden Modus (z. B. Leerlauf, Protokollaktualisierung, Softwareaktualisierung und Alarm) zeigt das Diagramm den Stromstatus, in dem eine jeweilige Komponente arbeitet, und einen veranschaulichenden Betriebszyklus. Alle in 6 dargestellten Werte sind lediglich veranschaulichend.
Die Stromstatus jedes Geräts sind ausreichend selbsterklärend, jedoch wird nun eine geringfügig ausführlichere Beschreibung jedes Status erörtert. Der empfangsbereite Modus kann ein Status sein, in dem das 6LoWPAN-Modul temporär eingeschaltet ist, so dass es für Signale, die von einem anderen 6LoWPAN-Modul gesendet werden, „empfangsbereit” ist. Zum Beispiel kann das 6LoWPAN-Modul (z. B. das 6LoWPAN-Modul 314 von 3) alle 3 Sekunden für 3 Millisekunden eingeschaltet sein, um „empfangsbereit” zu sein. Der Sendemodus kann ein Status sein, in dem das 6LoWPAN-Modul aktiv Daten an die anderen 6LoWPAN-Module sendet. Zum Beispiel sind das 6LoWPAN-Modul 314 und FEM 315 jeweils eingeschaltet, um während des Sende-Stromstatus Daten zu senden.
Der Datensammlungs-Stromstatus ist einer, in dem der Anlagenprozessor Daten von verschiedenen Quellen empfangen kann. Zum Beispiel kann der Anlagenprozessor Daten von einem oder mehreren Sensoren und/oder dem Sicherheitssensor empfangen. Die gesammelten Daten können während einer Protokollaktualisierung übertragen werden. Der Protokollaktualisierungsstatus kann ein Status sein, in dem die verschiedenen Komponenten Protokolldaten an eine Remote-Quelle (wie z. B. einen Remote-Server mittels Router 122 von 1) übertragen. De Anlagenprozessor (z. B. Prozessor 310) und das Wi-Fi-Modul (z. B. Wi-Fi-Modul 312) können beide im Protokollaktualisierungsstatus arbeiten. Der Softwareaktualisierungs-Stromstatus kann ein Status sein, in dem die verschiedenen Komponenten eine Softwareaktualisierung durchführen. Der Anlagenprozessor, der nichtflüchtige Speicher, der Sicherheitsprozessor und das Wi-Fi-Modul können in dem Software-Stromstatus arbeiten.
Der Sensorüberprüfungs-Stromstatus ist ein Status, in dem die verschiedenen Komponenten einen Überwachungsvorgang eines Sensors durchführen. Zum Beispiel in Bezug auf Sensoren selbst (z. B. Rauchmelder oder CO-Sensor) stellt der Sensorüberprüfungs-Stromstatus den von jedem Sensor verbrauchten Strom dar. Zum Beispiel stellt in Bezug auf den Sicherheitsprozessor der Sensorüberprüfungs-Stromstatus den Strom dar, der von dem Prozessor verbraucht wird, um seine Sensorüberwachungsvorgänge durchzuführen. Diese Sensorüberwachungsvorgänge können ein Abfragen aktiver Sensoren, selektives Aktivieren eines oder mehrerer Sensoren, um Informationen von ihnen abzufragen, und Speichern der abgefragten Daten im lokalen Speicher zur Einbeziehung in ein Aktualisierungsprotokoll einschließen.
Der Schlaf-Stromstatus ist ein Status, in dem eine Komponente in einem minimalen Strom verbrauchenden Zustand ist. Zum Beispiel können der nichtflüchtige Speicher, das Wi-Fi-Modul, der Ultraschallsensor und der Lautsprecher in dem Schlaf-Stromstatus sein. Der aktive Alarm-Stromstatus ist ein Status, in dem eine oder mehrere Komponenten eine Alarmwarnfunktion durchführen. zum Beispiel können der Anlagenprozessor, der nichtflüchtige Speicher, der Sicherheitsprozessor, das Wi-Fi-Modul, der Rauchmelder, der CO-Sensor, der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, der Ultraschallsensor, der PIR-Sensor, der Lautsprecher, LEDs und der Alarm in einem aktiven Alarm-Stromstatus arbeiten. Der Betriebsbereit-Anzeige-Stromstatus ist ein Status, in dem die LEDs ein Signal anzeigen, das anzeigt, dass die Gefahrenerkennungsanlage ordnungsgemäß funktioniert.
6 zeigt auch veranschaulichende Betriebszyklen für jeden Betriebsmodus. Der Betriebszyklus für den Leerlaufmodus kann zum Beispiel konstant sein und dadurch einen 100%-igen Betriebszyklus ergeben. Den Betriebszyklen für den Protokollaktualisierungs- und den Softwareaktualisierungsmodus kann jeweils ein anfänglicher Betriebszyklus zugewiesen werden, der als D_{LU_0} bzw. D_{SW_0} gekennzeichnet ist, wobei die 0 für einen anfänglichen Betriebszykluswert steht. Wenn sich die Betriebsbedingungen ändern, können die Betriebszyklen für einen oder beide dieser Modi variabel werden. Die variable Natur von Betriebszyklen ist als D_{LU_V} bzw. D_{SW_V} gekennzeichnet, wobei V für einen variablen Betriebszyklus steht. Der Betriebszyklus für den Alarmmodus kann auf einer Bedarfsgrundlage beruhen. Auch wenn das Stromzuteilungsmodul gemäß verschiedenen Ausführungsformen schätzen kann, wie oft die Anlage im Alarmmodus (oder einem Voralarmmodus) arbeiten mag, ist die Anlage nicht an diese Schätzungen gebunden und kann immer, wenn es für angemessen erachtet wird, im Alarmmodus arbeiten. Somit ist der Betriebszyklus D_A für den Alarmmodus variabel in dem Sinne, dass er diktiert wird, wenn die Anlage gefährliche Ereignisse erkennt.
Die in 6 dargestellten Stromverbrauchswerte können mit einer beliebigen Anzahl von Ansätzen bestimmt werden. In einem Ansatz können die Werte aus Produktbeschreibungsblättern erhalten werden. In einem anderen Ansatz können die Werte durch Testen in einem Labor oder einem Werk bestimmt werden. In noch einem anderen Ansatz kann die Gefahrenmeldeanlage sich selbst überwachen, um Stromverbrauchswerte einer oder mehrerer stromverbrauchenden Komponenten zu bestimmen. Unabhängig davon, wie die Werte ermittelt werden, können sie als Faktoren vom Stromzuteilungsschema gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden.
7 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Stromzuteilungsschemas gemäß einer Ausführungsform. Wie dargestellt, kann das Schema ein Stromzuteilungsmodul 710, Stromverbrauchswerte 720, Batteriemessungen 730, überwachte Anlagenvorgänge 740, Batteriekapazität und Mindestbetriebsdauer 750, Laufzeitbeschränkungen 760 und Netzwerk 799 einschließen. Das Netzwerk 799 steht für ein externes Netzwerk, wie das Internet, auf das die Gefahrenmeldeanlage zugreifen kann. Das Stromzuteilungsmodul 710 steht stellvertretend für Software, die auf der Gefahrenmeldeanlage ausgeführt wird und ein Stromzuteilungsschema verwaltet. Das Stromzuteilungsmodul 710 empfängt mehrere Eingaben (z. B. Stromverbrauchswerte 720, Batteriemessungen 730, überwachte Anlagenvorgänge 740, Batteriekapazität und Mindestbetriebsdauer 750) und stellt eine Ausgabe (z. B. Laufzeitbeschränkungen 760) auf der Grundlage der Eingaben bereit. Die Eingaben werden nun erörtert.
Zu den Stromverbrauchswerten 720 gehören durchschnittliche Stromverbrauchswerte einer oder mehrerer Komponenten, die innerhalb der Gefahrenmeldeanlage arbeiten. Die durchschnittlichen Stromverbrauchswerte können Werte für modusbasierten Stromverbrauch auf anlagenweiter Ebene (z. B. den durchschnittlichen Gesamtstrom, der von der Anlage während des Leerlaufmodus, Protokollaktualisierungsmodus, Alarmmodus und anderer Modi verbraucht wird). Die durchschnittlichen Stromverbrauchswerte können auch Werte für den Stromverbrauch für jede Komponente für jeden Betriebsmodus einschließen (z. B. durchschnittlicher Strom, der von dem Anlagenprozessor während des Leerlaufmodus, Protokollaktualisierungsmodus, Alarmmodus und anderer Modi verbraucht wird). Zu diesen Werten können zum Beispiel die vorstehend in Verbindung mit 6 erörterten gehören. Die Stromverbrauchswerte 720 können über die gesamte Betriebsdauer der Gefahrenmeldeanlage festgelegt bleiben, oder einer oder mehrere der Werte können aktualisiert werden. Zum Beispiel können einer oder mehrere Werte während einer Softwareaktualisierung, bei der Daten vom Netzwerk 799 empfangen werden, aktualisiert werden.
Zu Batteriemessungen 730 schließen Werte ein, die durch überwachen der Batteriestromquelle erhalten werden. Da Batterien bekannte Entladungskurven aufweisen, können die Batteriemessungen den Status der Batteriestromquelle zuverlässig anzeigen. Jedes geeignete Array von Messungen kann an der Batteriestromquelle vorgenommen werden. Zu den Messungen können Charakteristika wie Spannung, Strom und Widerstand gehören. Es können mehrere Proben jeder Charakteristik in regelmäßigen Intervallen gemessen werden. Die dann Durchschnittswerte bereitstellen. Zum Beispiel kann, mit kurzer Bezugnahme auf 3, der Sicherheitsprozessor 330 die Spannung der Batterie 302 und 305 über die Leitungen 303 bzw. 306 messen, indem die Gate-Schaltkreise 351 und 352 temporär geschlossen werden. Um eine durchschnittliche Probennahme zu erhalten, kann der Sicherheitsprozessor 330 mehrere Spannungsmessungen innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums vornehmen. Nochmals bezugnehmend auf 7 können Batteriemessungen 730 an das Stromzuteilungsmodul 710 und wahlweise das Netzwerk 799 bereitgestellt werden.
Zu überwachten Anlagenvorgängen 740 gehören Daten hinsichtlich der Gefahrenerkennungsaktivität, und diese Daten können dem Stromzuteilungsmodul 710 und wahlweise dem Netzwerk 799 bereitgestellt werden. Die Daten können jede Ebene der Anlagenaktivität darstellen, die zum Beispiel von der Anzahl der Überwachungen eines bestimmten Sicherheitssensors bis zur Anzahl der Durchführungen einer Protokollaktualisierung pro Tag, und die Daten können die Dauer jeder Aktivität einschließen. In einer Ausführungsform können die überwachten Anlagenvorgänge die Zahl und Dauer jedes Betriebsmodus einschließen. Wenn zum Beispiel die Anlage in einem Alarmmodus arbeitet, können die überwachten Anlagenvorgänge verfolgen, wie lange jeder Alarm dauerte. In einer anderen Ausführungsform können die überwachten Anlagenvorgänge einschließen, wie oft und wie lange jede Komponente aktiv ist. Zum Beispiel können die überwachten Anlagenvorgänge die Dauer jedes aktiven Wi-Fi-Modul-Vorgangs nachverfolgen.
Die Batteriekapazität und die Mindestbetriebsdauer 750 können die Kapazität der Batteriestromquelle und die erwartete Mindestbetriebsdauer der Batteriestromquelle festlegen. Beide dieser Werte können dem Stromzuteilungsmodul 710 bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen können die Werte dauerhaft gespeichert werden. In anderen Ausführungsformen können die Werte während einer Softwareaktualisierung, bei der Daten vom Netzwerk 799 empfangen werden, aktualisiert werden.
Die Ausgabe des Stromzuteilungsmoduls 710 kann Laufzeitbeschränkungen 760 aufweisen und ist eine Funktion von mindestens einem oder mehreren von Stromverbrauchswerten 720, Batteriemessungen 720, überwachten Anlagenvorgängen 740 und Batteriekapazität und Mindestbetriebsdauer 750. Das Stromzuteilungsmodul 710 kann wahlweise Daten für das Netzwerk 799 bereitstellen. Die Laufzeitbeschränkungen 760 können den modusspezifischen Laufzeitbeschränkungen, die vorstehend in Verbindung mit 5 erörtert sind, ähnlich sein. Die Laufzeitbeschränkungen 760 können ein Faktor beim Definieren eines Betriebszyklus für jeden Betriebsmodus sein.
Die Stromverbrauchswerte 720 und die Mindestbetriebsdauer 750 schließen jeweils Werte ein, die über die gesamte Betriebsdauer der Gefahrenmeldeanlage relativ gleich bleiben, obwohl sie wahlweise aktualisiert werden können, wie vorstehend erläutert. Als solche stellen sie relative Konstanten im Stromzuteilungsschema bereit. Die Batteriemessungen 730 und die überwachten Anlagenvorgänge 740 sind über die gesamte Betriebsdauer relativ dynamisch. Als solche stellen sie Variablen im Stromzuteilungsschema bereit.
Das Stromzuteilungsmodul 710 kann kontinuierlich die Variablen (z. B. Batterie 730 und Anlagenvorgänge 740) gegenüber den Konstanten (z. B. Stromverbrauchsvariablen 720 und Betriebsdauer 750) ausgleichen, um Laufzeitbeschränkungen 760 festzulegen und anzupassen. Zu Beginn der Lebensdauer der Gefahrenmeldeanlage kann das Stromzuteilungsmodul 710 einen anfänglichen Satz von Laufzeitbeschränkungen (wie z. B. die in 5 dargestellten Beschränkungen) zuweisen. Dieser anfängliche Satz von Laufzeitbeschränkungen wird festgelegt, um sicherzustellen, dass die Anlage gemäß allen gewünschten Modi für die Mindestbetriebsdauer arbeitet. Da die Anlage altert und zusätzliche Daten gesammelt werden, kann das Stromzuteilungsmodul 710 einen aktualisierten Satz von Laufzeitbeschränkungen zuweisen. Die Häufigkeit, mit der das Stromzuteilungsmodul 710 Laufzeitbeschränkungen aktualisiert, kann festgelegt oder dynamisch sein. In dem festgelegten Ansatz kann das Stromzuteilungsmodul 710 die Beschränkungen in jedem vorgegebenen Intervall aktualisieren. In dem dynamischen Ansatz kann das Stromzuteilungsmodul 710 die Beschränkungen nach Bedarf aktualisieren.
Das Stromzuteilungsmodul 710 kann lokal auf der Gefahrenmeldeanlage und unabhängig von jeglichen externen Faktoren betrieben werden. Obwohl die Gefahrenmeldeanlage Daten von einem externen Server (über den Router 122 von 1) empfangen kann, der veranlassen könnte, dass das Stromzuteilungsmodul 710 sein Stromverwaltungsschema abändert, kann sie zum Beispiel wählen, diese extern zugeführten Daten zu ignorieren und nur unter Verwendung ihrer eigenen lokal erzeugten Daten zu arbeiten. Somit haben in dieser Ausführungsform jegliche extern zugeführten Daten, die über das Netzwerk 799 empfangen werden, keinen Einfluss darauf, wie das Stromzuteilungsmodul 710 sein Stromverwaltungsschema durchsetzt.
In einer anderen Ausführungsform kann das Stromzuteilungsmodul 710 zusammen mit externen Faktoren, wie zum Beispiel vom Netzwerk 799 zugeführten Daten, arbeiten. Zum Beispiel können über das Netzwerk 799 empfangene Daten vom Modul 710 direkt (wie durch die Leitung, die das Netzwerk 799 mit dem Modul 710 verbindet, dargestellt) oder unter Verwendung aktualisierter, Stromverbrauchswerten 720 zugeführter Werte und/oder aktualisierter Batteriekapazität und Mindestbetriebsdauer 750 indirekt verwendet werden, um das Stromverwaltungsschema zu modifizieren. Diese Ausführungsform ermöglicht, dass das Stromzuteilungsmodul 710 Remote-Server-Verarbeitungsleistung (über das Netzwerk 799) nutzt, um Laufzeitbeschränkungen 760 auf der Grundlage lokal beschaffter Batteriemessungen 730 und überwachter Anlagenvorgänge 740 anpasst. Da derselbe Remote-Server Daten von einer großen Anzahl anderer Gefahrenmeldeanlagen empfangen kann, hat der Remote-Server eine große Datenbank, aus der er schöpfen kann, um Daten zu erzeugen, die direkt für das Modul 710 anwendbar sind. Zum Beispiel kann der Remote-Server Daten beschafft haben, die angeben, dass die anfängliche Laufzeitbeschränkung für einen bestimmten Modus auf einen Wert gesetzt wurde, der zum vorzeitigen Ende der Batteriestromquelle führen kann. Demzufolge kann der Remote-Server Daten an das Stromzuteilungsmodul 710 (über Netzwerk 799) bereitstellen, um die Laufzeitbeschränkung für den bestimmten Modus zu aktualisieren, um sicherzustellen, dass die Mindestbetriebsdauer erreicht wird.
8 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Stromzuteilungsschemas gemäß einer anderen Ausführungsform. 8 ist in vielerlei Hinsicht 7 ähnlich, mit der Ausnahme, dass die Laufzeitbeschränkungen einzig von einem Stromzuteilungsmodul berechnet werden, das in einem Remote-Server 898 arbeitet. In dieser Ausführungsform empfängt das serverseitige Stromzuteilungsmodul 890 Batteriemessungen 830 und überwachte Anlagenvorgänge 840 über das Netzwerk 899. Stromverbrauchswerte 820 und Mindestbetriebsdauer 850 können auf dem Remote-Server 898 beibehalten werden. In dieser Ausführungsform kann das serverseitige Stromzuteilungsmodul 890 aktualisierte Laufzeitbeschränkungen 860 für das clientseitige Stromzuteilungsmodul 810, das auf der Gefahrenmeldeanlage 800 arbeitet, um das geeignete Stromverwaltungsschema durchzusetzen.
9 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten zum Durchsetzen eines Stromverwaltungsschemas gemäß einer Ausführungsform. Beginnend mit Schritt 910 werden mehrere unterschiedliche Betriebsmodi definiert. Jeder Betriebsmodus kann eine Gefahrenmeldeanlage so konfigurieren, dass sie unterschiedliche Strommengen verbraucht. Die verbrauchte Leistung kann von einer Gleichstromquelle, wie einer Batteriestromquelle, zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen ist die Gleichstromquelle die eine Stromquelle für die Anlage. Bei Schritt 920 kann eine Mindestbetriebsdauer für die Anlage festgelegt werden. Zum Beispielkann die Mindestbetriebsdauer mindestens 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Jahre betragen. Als anderes Beispiel kann die Mindestbetriebsdauer mindestens die Dauer eines elektrochemischen CO-Sensors sein, der als einer der Sicherheitssensoren der Meldeanlage verwendet wird.
Bei Schritt 930 wird ein Stromzuteilungsschema durchgesetzt, so dass die Gleichstromquelle die Anlage für die Mindestbetriebsdauer mit Strom versorgen kann. Das Stromzuteilungsschema weist jedem Betriebsmodus einen Betriebszyklus zu, so dass jedem Betriebsmodus ein betrieblicher Prozentsatz der Mindestbetriebsdauer zugeteilt wird. Der jedem Modus zugewiesene Betriebszyklus begrenzt, wie lange die Anlage in dem Modus arbeiten kann. Bei Schritt 935 arbeitet die Anlage gemäß dem zugewiesenen Betriebszyklus für jeden Betriebsmodus.
Bei Schritt 940 werden Anlagenvorgänge überwacht. Zu überwachten Anlagenvorgängen gehören Daten hinsichtlich der Aktivität der Gefahrenmeldeanlage, wie vorstehend in Verbindung mit 7 erläutert. Bei Schritt 950 kann das Stromzuteilungsschema bestimmen, ob beliebige der überwachten Anlagenvorgänge Änderungen an einem Betriebszyklus gewährleisten, um sicherzustellen, dass die Anlage für die Mindestbetriebsdauer arbeitet. Wenn die Bestimmung Nein lautet, wird zu Schritt 935 zurückgegangen. Wenn die Bestimmung Ja lautet, wird mit Schritt 960 fortgefahren, in dem das Stromzuteilungsschema mindestens eine der modusspezifischen Laufzeitbeschränkungen aktualisiert, um sicherzustellen, dass die Anlage für mindestens die Mindestbetriebsdauer arbeitet. Nach Schritt 960 wird zu Schritt 935 zurückgegangen.
10 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten, die unternommen werden können, um Komponenten in einer Gefahrenmeldeanlage durch Power-Gate selektiv anzusteuern. Die Gefahrenmeldeanlage kann der ähnlich sein, die vorstehend in Verbindung mit 2 und 3 erörtert ist. Insbesondere kann die Anlage mindestens einen Leistungsbus aufweisen (z. B. Leistungsbusse 308, 341, 343 und 349). Die Anlage kann eine erste Gruppe von Komponenten aufweisen, die durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können, wie zum Beispiel das Wi-Fi-Modul 312, FEM 315, nichtflüchtiger Speicher 316, das Anzeigemodul 328, der Rauchmelder 324, der ALS-Sensor 322 und der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 323. Somit weist die erste Gruppe mindestens einen Gefahrensensor auf. Die Anlage weist auch einen Power-Gate-Schaltkreis auf, der die erste Gruppe von Komponenten selektiv mit dem mindestens einen Leistungsbus koppelt und davon entkoppelt. Die Anlage weist ferner eine zweite Gruppe von Komponenten auf, die nicht durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können, und die zweite Gruppe von Komponenten kann mit dem mindestens einen Leistungsbus gekoppelt sein. Die zweite Gruppe kann zum Beispiel einen CO-Sensor 325 und PIR 327 einschließen. Die zweite Gruppe von Komponenten kann mindestens einen Gefahrensensor einschließen.
Beginnend mit Schritt 1010 wählt die Gefahrenmeldeanlage einen mehrerer unterschiedlicher Betriebsmodi aus. Bei Schritt 1015 wird eine erste Teilmenge von Komponenten innerhalb der ersten Gruppe von Komponenten identifiziert, die ununterbrochenen Strom benötigen, so dass die Gefahrenmeldeanlage gemäß dem ausgewählten Modus arbeitet. Bei Schritt 1020 wird eine zweite Teilmenge von Komponenten innerhalb der ersten Gruppe von Komponenten identifiziert, die Strom benötigen, damit die Gefahrenmeldeanlage gemäß dem ausgewählten Modus arbeitet. Bei Schritt 1025 wird eine dritte Teilmenge von Komponenten innerhalb der ersten Gruppe von Komponenten identifiziert, die intermittierenden Strom benötigen, so dass die Gefahrenmeldeanlage gemäß dem ausgewählten Modus arbeitet. Wenn zum Beispiel der ausgewählte Modus ein Leerlaufmodus ist, kann die erste Teilmenge leer sein, die zweite Teilmenge kann mindestens eine der Komponenten innerhalb der ersten Gruppe aufweisen, und die dritte Teilmenge kann den ersten Gefahrensensor aufweisen. Die dritte Teilmenge kann auch einen Schaltkreis für kabellose Kommunikation (z. B. FEM 315) aufweisen. Als anderes Beispiel, wenn der ausgewählte Modus ein Protokollaktualisierungsmodus ist, kann die erste Teilmenge ein Wi-Fi-Modul aufweisen, die zweite Teilmenge kann mindestens eine der Komponenten innerhalb der ersten Gruppe aufweisen, und die dritte Teilmenge kann den ersten Gefahrensensor aufweisen. Als noch anderes Beispiel, wenn der ausgewählte Modus ein Alarmmodus ist, kann die erste Teilmenge einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, nichtflüchtigen Speicher und einen Ultraschallsensor aufweisen; die zweite Teilmenge ist leer, und die dritte Teilmenge kann wahlweise den ersten Gefahrensensor aufweisen.
Bei Schritt 1030 wird der Power-Gate-Schaltkreis angewiesen, die erste Teilmenge von Komponenten mit dem mindestens einen Leistungsbus zu koppeln. Bei Schritt 1035 wird der Power-Gate-Schaltkreis angewiesen, die zweite Teilmenge von Komponenten von dem mindestens einen Leistungsbus zu entkoppeln. Dann, bei Schritt 1040, kann der Power-Gate-Schaltkreis die dritte Teilmenge von Komponenten selektiv mit dem mindestens einen Leistungsbus koppeln und davon entkoppeln. Bei Schritt 1045 arbeitet die Gefahrenmeldeanlage gemäß dem ausgewählten Modus.
11 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten, die unternommen werden können, um den Spitzenstromverbrauch während des Betriebs einer Gefahrenmeldeanlage zu begrenzen. Ein Spitzenstrombeschränkungsschema kann durchgesetzt werden, um zu verhindern, dass übermäßiger Strom von einer Gleichstromquelle (z. B. einer Batteriestromquelle) gezogen wird. Gleichstromquellen entladen sich in der Regel in einer Rate proportional zur Menge des gezogenen Stroms. Wenn die Stromanforderungen an die Gleichstromquelle relativ hoch sind, kann die Gleichstromquelle mit einer höheren Rate entladen werden als bei relativ niedrigen Stromanforderungen. Das Spitzenstrombeschränkungsschema kann Spitzenstromanforderungen minimieren, indem zum Beispiel verhindert wird, dass zwei Komponenten gleichzeitig aktiv sind, um einen ähnlichen Task durchzuführen. Beginnend mit Schritt 1110 kann eine Anweisung empfangen werden, ein stromverbrauchendes Ereignis auszuführen (z. B. ein Alarmbenachrichtigungsereignis). Dann, bei Schritt 1120, wird bestimmt, ob das stromverbrauchende Ereignis unabhängig von jedem von mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten mehrerer stromverbrauchender Komponenten ausgeführt werden kann. Zum Beispiel können die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Gefahrensensor, einen Lautsprecher, einen Signalton, einen Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation und einen Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation einschließen.
Bei Schritt 1130, wenn bestimmt wurde, dass das stromverbrauchende Ereignis unabhängig von jeder der mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten der mehreren stromverbrauchenden Komponenten ausgeführt wird, wird die Ausführung des stromverbrauchenden Ereignisses auf eine der mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten begrenzt. Zum Beispiel wenn das stromverbrauchende Ereignis ein Alarmbenachrichtigungsereignis ist und die mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten einen Lautsprecher und einen Alarm einschließen, kann das Spitzenstrombeschränkungsschema verhindern, dass der Lautsprecher während des Alarmbenachrichtigungsereignisses arbeitet. Als anderes Beispiel, wenn das stromverbrauchende Ereignis ein Alarmbenachrichtigungsereignis ist und die mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten einen Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation und einen Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation einschließen, kann das Spitzenstrombeschränkungsschema verhindern, dass sowohl der Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation als auch der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation gleichzeitig jeweilige Alarmbenachrichtigungen übermitteln. Das Spitzenstrombeschränkungsschema kann zulassen, dass der Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation seinen Alarm übermittelt (so dass andere Anlagen, die den Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation aufweisen, über den Alarm benachrichtigt werden können), bevor ermöglicht wird, dass der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation seinen Alarm übermittelt. Sobald der Niederleistung seinen Alarm vollständig gesendet hat, wird er ausgeschaltet, und der Hochleistungsschaltkreis wird aktiviert, so dass er seine Alarmbenachrichtigung senden kann. Beide Schaltkreise für kabellose Kommunikation können wiederholt zyklisch ein- und ausgeschaltet werden, sie sind jedoch nicht beide gleichzeitig aktiv. Dies verhindert, dass beide Kommunikationsschaltkreise gleichzeitig Strom von der Stromquelle ziehen.
12 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten, die unternommen werden können, um Strom variierender Qualität für Komponenten innerhalb einer Gefahrenmeldeanlage bereitzustellen. Wie vorstehend in Verbindung mit 3 erläutert, können bestimmte Komponenten (z. B. Sicherheitssensoren) strengere Stromanforderungen aufweisen als andere Komponenten (z. B. Schaltkreis für kabellose Kommunikation). Beginnend mit Schritt 1210 wird ein von einem Gleichstromknoten empfangenes Stromsignal in ein erstes Signal mit einem ersten Qualitätsniveau umgewandelt, und das erste Signal wird einem ersten Leistungsbus bereitgestellt. Das Stromsignal kann zum Beispiel von einer Batteriestromquelle, einem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der Netzstrom empfängt, oder einer übertragenen Gleichstromquelle, wie einer USB-Stromquelle, bereitgestellt werden. Ein Leistungswandlerschaltkreis, wie zum Beispiel der Leistungswandlerschaltkreis 342 von 3, kann das am Leistungsbus 308 empfangene Stromsignal umwandeln. Mindestens eine Komponente ist mit dem ersten Leistungsbus gekoppelt und verbraucht Strom mit dem ersten Signal auf dem ersten Qualitätsniveau. Zum Beispiel können Komponenten wie FEM 315, der Ultraschallsensor 320, ALS 322 und der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 323 (von 3) Strom vom ersten Leistungsbus (z. B. Leistungsbus 343) empfangen.
Bei Schritt 1220 wird das erste Signal, das vom ersten Leistungsbus empfangen wird, zu einem zweiten Signal mit einem zweiten Qualitätsniveau konditioniert, und das zweite Signal wird einem zweiten Leistungsbus bereitgestellt. Das zweite Qualitätsniveau ist höher als das erste Qualitätsniveau. Zum Beispiel kann ein Low-Dropout-Regler (z. B. LDO 348 von 3) das Signal konditionieren. Der Low-Dropout-Regler kann das zweite Signal auf dem zweiten Qualitätsniveau halten, unabhängig davon, ob das erste Qualitätsniveau des ersten Signals konditioniert wird. In einigen Ausführungsformen weist das erste Qualitätsniveau eine relativ große Spannungsschwankung auf, wenn die mindestens eine Komponente anfangs Strom aus dem ersten Leistungsbus zieht, doch die Konditionierung stellt sicher, dass das zweite Qualitätsniveau die relativ große Spannungsschwankung nicht aufweist, sondern eine relativ vernachlässigbare Spannungsschwankung, wenn die mindestens eine Komponente anfänglich Strom aus dem ersten Leistungsbus zieht. Es können mehrere Sicherheitssensoren mit dem zweiten Leistungsbus gekoppelt sein, die Strom mit dem zweiten Signal auf dem zweiten Qualitätsniveau verbrauchen. Zum Beispiel können Sicherheitssensoren wie ein Rauchmelder und ein Kohlenmonoxidmelder Strom höherer Qualität benötigen, um akkurat zu funktionieren.
13 zeigt ein veranschaulichendes Schaltkreisschema der mit Netzstrom betriebenen Gefahrenmeldeanlage 1300 gemäß einer Ausführungsform. Die Anlage 1300 kann viele der Komponenten aufweisen wie die batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage 300 von 3. Tatsächlich haben ähnliche Komponenten die gleichen Stellen mit niedrigstem Wert in Bezugszahlen. Zum Beispiel sind die zwei Stellen mit niedrigstem Wert des Anlagenprozessors 1330 die gleichen wie die zwei Stellen mit niedrigstem Wert des Anlagenprozessors 330. Zu Unterschieden zwischen Anlage 1300 und Anlage 300 gehören das Hinzufügen eines Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 1380, einer Schutzhülle 1382, einer gedruckten Leiterplatte 1384 und eines Schalters 1391 und das Weglassen einer oder mehrerer Batteriezellen oder insbesondere einer der Batteriezellgruppen. In einigen Ausführungsformen kann das Hinzufügen des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 1380, der Schutzhülle 1382 und der gedruckten Leiterplatte 1384 Platz innerhalb des Gehäuses besetzen, der ansonsten von der fehlenden Batteriezellgruppe besetzt würde.
Der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 1380 wandelt Netzstrom von der Netzstromquelle 1399 in ein Gleichstromsignal um, das dem Leistungsbus 1308 bereitgestellt wird. Dieses Gleichstromsignal kann als die Gleichstromquelle für alle nachgeschalteten Komponenten der Anlage 1300 verwendet werden. Das Gleichstromsignal kann eine vorgegebene Gleichspannung (z. B. 5 Volt) aufweisen. Der Wandler 1380 kann mit Drähten gekoppelt sein, die mit Leitungen gekoppelt sind, die mit der Netzstromquelle 1399 verbunden sind. Zum Beispiel kann das Anlage 1300 Anschlussfasern oder Anschlusselemente (nicht dargestellt) zum Herstellen einer Drahtverbindung mit der Netzstromquelle 1399 aufweisen. Der Wandler 1380 kann jede geeignete Art von Wandler sein, die in der Lage ist, ein Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal umzuwandeln. Der Wandler 1380 kann seine eigene Steuereinrichtung (nicht dargestellt) aufweisen oder kann von einem anderen Prozessor in der Anlage 1300 (z. B. Prozessor 1310 oder Prozessor 1330) gesteuert werden. In einer Ausführungsform kann der Wandler 1380 ein Sperrwandler sein. In einigen Ausführungsformen kann der Wandler 1380 einen Transformator aufweisen, so dass das vom Wandler bereitgestellte Gleichstromsignal von der Netzstromquelle 1399 elektrisch isoliert ist. Zudem kann ein elektrisches Isolieren des Gleichstromsignals von der Netzstromquelle 1399 die nachgeschalteten Komponenten der Anlage 1300 im Falle eines Blitzschlags oder einer anderen anormalen Bedingung an der Netzstromquelle 1399 schützen.
Die Netzstromquelle 1399 kann Wechselstromsignale mit relativ hoher Spannung (z. B. 120 Volt oder 240 Volt) bereitstellen. Da die Wechselstromleitungsspannung relativ hoch ist, kann der Wandler 1380 innerhalb der Schutzhülle 1382 umschlossen werden, um Schutz vor potenziellen Gefahren (z. B. Stromtod, Stromschlag, Elektrobrand usw.) bereitzustellen. Die Schutzhülle 1382 kann aus einem Kunststoff oder einem anderen dielektrischen Material aufgebaut sein. Zusätzlicher Schutz und elektrische Isolierung können durch Beibringen eines Wandlers 1382 und einer Schutzhülle 1382 an der gedruckten Leiterplatte 1384 erreicht werden. Die gedruckte Leiterplatte 1384 kann von der Platine, auf der die anderen Komponenten montiert sind, separat sein. In einigen Ausführungsformen kann die Kombination von Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 1380, Schutzhülle 1382 und gedruckter Leiterplatte 1384 ein Modul bilden, das abnehmbar mit einem Verbindungsstück innerhalb der Anlage 1300 gekoppelt ist. Falls gewünscht, könnte das Modul entfernt und durch ein Batteriemodul ersetzt werden, in welchem Fall die Anlage 1300 der Anlage 300 nahekommen würde.
Wenn Netzstrom verfügbar ist, stellt der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 1380 Gleichstrom an den Leistungsbus 1308 bereit, und die Netzstromquelle 1399 kann als die Stromquelle für die Anlage 1300 dienen. Wenn der Netzstrom weg geht oder die Spannung am Leistungsbus 1308 unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt, kann das Batteriesystem 1301 dem Leistungsbus 1301 Strom zuführen, in welchem Fall das Batteriesystem 1301 als Stromquelle der Anlage 1300 dient. Das Batteriesystem 1301 kann dem Leistungsbus 1308 Gleichstrom bereitstellen, wenn der Schalter 1391 geschlossen ist. Der Schalter 1391 kann durch eine Reihe unterschiedlicher Ansätze gesteuert werden. In einer Ausführungsform kann der Schalter 1391 durch einen Spannungserkennungsschaltkreis (nicht dargestellt) gesteuert werden, der die Spannung am Leistungsbus 1308 überwacht. Wenn die Spannung am Leistungsbus unter eine erste vorgegebene Spannung sinkt, kann der Spannungserkennungsschaltkreis den Schalter 1391 anweisen, sich zu schließen. Wenn die Spannung am Leistungsbus 1308 eine zweite vorgegebene Spannung (die höher als die erste vorgegebene Spannung sein kann) übersteigt, kann der Schalter 1391 angewiesen werden, sich zu öffnen, wodurch das Batteriesystem 1301 von Leistungsbus 1308 entfernt wird. Wenn die Spannung am Leistungsbus 1308 die zweite vorgegebene Spannung übersteigt, gibt dies an, dass der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 1380 betrieben wird und Netzstrom verfügbar ist.
Das Batteriestromsystem 1301 kann eine Batteriezellgruppe 1305 aufweisen. Die Batteriezellgruppe 1305 kann eine oder mehrere Batteriezellen aufweisen. In einer Ausführungsform (wie dargestellt) sind diese Batteriezellen nicht wiederaufladbar. In einer anderen Ausführungsform können die Batteriezellen wiederaufladbar sein. In der wiederaufladbaren Ausführungsform wäre ein zusätzlicher Schaltkreis (nicht dargestellt) erforderlich, um die Batterien aufzuladen, wenn Netzstrom verfügbar ist. Wie dargestellt, ist die Batteriezellgruppe 1305 über den Bus 1306 und den Gate-Schaltkreis 1352 mit der Diode 1307 und dem Sensorprozessor 1330 gekoppelt. Der Sicherheitsprozessor 1330 kann temporär den Gate-Schaltkreis 1352 schließen, um die Spannung der Batteriegruppe 1305 zu messen. Nach Abschluss der Messung kann der Sicherheitsprozessor 1330 den Gate-Schaltkreis 1352 öffnen. Die Diode 1307 ist über den Schalter 1391 mit dem Leistungsbus 1308 gekoppelt.
Die mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlage 1300 kann gemäß unterschiedlichen Beschränkungen arbeiten als ihr nur mit Batterie betriebenes Pendant. Die Netzstromquelle stellt praktisch unbegrenzten Strom zur Verfügung, um zu ermöglichen, dass die Anlage 1300 viele Funktionen ohne Laufzeitbeschränkungen einsetzt. In einigen Ausführungsformen kann die Anlage 1300 mehr Funktionen implementieren als eine batteriebetriebene Anlage (z. B. Anlage 300). Auch wenn das Anlage 1300 mit den gleichen Funktionen arbeiten sollte wie ihr batteriebetriebenes Pendant, könnte sie jegliche der Funktionen kontinuierlich betreiben. Zum Beispiel kann das Wi-Fi-Modul 1312 Protokollaktualisierungen in Echtzeit statt periodisch bereitstellen.
14 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Stromzuteilungsschemas für eine mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlage gemäß einer Ausführungsform. 14 ist in vielerlei Hinsicht 7 und 8 ähnlich, mit der Ausnahme, dass eine Entscheidung, ob Laufzeitbeschränkungen durchgesetzt werden, darauf beruht, ob die mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlage in einem Netzstromstatus ist. Wenn die Gefahrenmeldeanlage Strom von einer externen Stromquelle, wie Netzstrom, oder einer externen Gleichstromquelle (z. B. USB-Strom) empfängt, ist die Anlage in einem Netzstromstatus. Wenn die Gefahrenmeldeanlage keinen Strom von einer externen Stromquelle empfängt, sondern von einer internen Stromquelle, ist die Anlage in einem Nichtnetzstromstatus. Wenn die Anlage in einem Netzstromstatus (1470) ist, dann müssen der Anlage keine Laufzeitbeschränkungen 1474 auferlegt werden. Der Anlage müssen keine Beschränkungen auferlegt werden, da „praktisch” unbegrenzt Strom zum Betreiben der Anlage zur Verfügung steht.
Wenn die Gefahrenmeldeanlage nicht in einem Netzstromstatus (1470) ist, könne der Anlage Laufzeitbeschränkungen 1472 auferlegt werden. Die Laufzeitbeschränkungen können auf der Grundlage eines beliebigen der folgenden Faktoren beruhen: Stromverbrauchswerte 1420, Batteriemessungen 1430, überwachte Anlagenvorgänge 1440 und Batteriekapazität und Betriebsdauer 1450. Außerdem können Laufzeitbeschränkungen durch das Netzwerk 1499 an das Stromzuteilungsmodul 1410 geleitet werden. In einer Ausführungsform können die Laufzeitbeschränkungen auf eine ähnliche Weise wie die Verwendung von Laufzeitbeschränkungen in einer Anlage mit ausschließlich Batterie angewendet werden (wie die vorstehend in Verbindung mit 3–8 beschriebene). In einer anderen Ausführungsform können die Laufzeitbeschränkungen auf eine Weise angewendet werden, die der Anlage einen ähnlichen Betrieb wie im Netzstromstatus ermöglicht, jedoch für einen relativ kurzen Zeitraum (z. B. zwei Wochen). Falls gewünscht, können die Laufzeitbeschränkungen dynamisch geändert werden, um sicherzustellen, dass die Sicherheitsfunktionen der Anlage für einen Mindestzeitraum arbeiten.
15 zeigt ein veranschaulichendes Fließschema von Schritten, die von einer mit Netzstrom betriebenen Gefahrenmeldeanlage gemäß einer Ausführungsform durchgeführt werden können. Die Anlage, in der Schritte dieses Fließschemas implementiert sein können, ist zum Beispiel Anlage 1300 von 13. Beginnend mit Schritt 1510 kann ein erster Satz von Funktionen aktiviert werden, wenn die Anlage Netzstrom empfängt. Der erste Satz von Funktionen kann ein relativ allumfassender Funktionssatz sein. Er kann jeden möglichen Betriebsmodus der Anlage einschließen (z. B. Leerlaufmodus, einen Protokollaktualisierungsmodus, Softwareaktualisierungsmodus, Anzeigemodus, einen Alarmmodus und andere Modi). Außerdem muss es keine Einschränkungen darüber geben, wie lange oder wie oft ein gegebener Modus ausgeführt werden kann. Zum Beispiel kann der Schaltkreis für kabellose Kommunikation (z. B. Wi-Fi-Modul 1312) stets aktiv sein, so dass der Daten in Echtzeit senden und empfangen kann. Der erste Satz von Funktionen kann das Betreiben eines oder mehrerer Sicherheitssensoren einschließen (z. B. Rauchmelder und Kohlenmonoxidsensor).
Bei Schritt 1520 kann ein zweiter Satz von Funktionen aktiviert werden, wenn die Anlage keinen Netzstrom empfängt und die Sicherungsbatteriequelle einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder übersteigt. Der zweite Satz von Funktionen kann ein relativ beschränkter Funktionssatz sein. Er kann alle oder eine Teilmenge der gleichen Betriebsmodi wie der erste Funktionssatz einschließen. Es kann jedoch eine Einschränkung darüber geben, wie lange und wie oft ein gegebener Modus ausgeführt werden kann. In einer Ausführungsform kann die Anlage ohne Laufzeitbeschränkungen arbeiten, jedoch nur für einen festgelegten Zeitraum oder bis die Batteriestromquelle unter den vorgegebenen Schwellenwert sinkt. In einer anderen Ausführungsform kann die Anlage mit Laufzeitbeschränkungen für einen anderen festgelegten Zeitraum arbeiten, oder bis die Batteriestromquelle unter den vorgegebenen Schwellenwert sinkt. Zum Beispiel kann der Schaltkreis für kabellose Kommunikation (z. B. Wi-Fi-Modul 1312) auf einer periodischen Basis für einen festgelegten Zeitraum arbeiten. Der zweite Satz von Funktionen kann ein Betreiben des einen oder der mehreren Gefahrensicherheitssensoren einschließen, die im ersten Funktionssatz enthalten sind.
Der zweite Funktionssatz kann Warnbenachrichtigungen einschließen, die zum Beispiel einen Benutzer oder einen Remote-Server darüber informieren, dass kein Netzstrom mehr zur Verfügung steht und dass die Anlage mit Batteriestrom arbeitet. Die Warnung kann in der Form kontinuierlicher oder intermittierender kabelloser Kommunikation bereitgestellt werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Warnung in der Form einer Sprachansage oder als Anzeige bereitgestellt werden. In einer bestimmten Ausführungsform kann die Anzeige (z. B. LED-Modul 1328) angewiesen werden, weißes Licht als Sicherheitsleuchte anzuzeigen.
In noch einer anderen Ausführungsform kann der zweite Funktionssatz mehrere unterschiedliche Betriebsmodi definieren, wobei jeder Betriebsmodus die Anlage so konfiguriert, dass sie unterschiedliche Strommengen von der Sicherungsbatteriestromquelle verbraucht, einen ersten Zeitraum festlegen, ein Stromzuteilungsschema durchsetzen, so dass die Sicherungsbatteriestromquelle die Anlage für den ersten Zeitraum elektrisch betreiben kann, wobei das Stromzuteilungsschema jedem Betriebsmodus einen Betriebszyklus zuweist, so dass jedem Betriebsmodus ein betrieblicher Prozentsatz des ersten Zeitraums zugeteilt wird. Die Anlage kann gemäß dem Betriebszyklus, der jedem Betriebsmodus zugewiesen ist, arbeiten. Der erste Zeitraum kann ein Anfangswert sein, der sich abhängig vom Status des Sicherungsbatteriesystems ändern kann. Zum Beispiel kann der erste Zeitraum anfangs für drei Wochen sein, doch wenn die Energieniveau-Sicherungsbatteriequelle entladen wird und nicht andauern kann, kann das Stromzuteilungsschema einem oder mehreren der Modi neue Betriebszykluswerte zuweisen.
Dann, bei Schritt 1530, kann ein dritter Satz von Funktionen aktiviert werden, wenn die Anlage keinen Netzstrom empfängt und die Sicherungsbatteriequelle unter den vorgegebenen Schwellenwert fällt. Dieser Schritt kann als Niedrigbatteriestatus bezeichnet werden. Der dritte Satz von Funktionen kann ein stark beschränkter Funktionssatz sein. Er kann eine Teilmenge derselben Betriebsmodi sein wie der erste Funktionssatz oder der zweite Funktionssatz. Außerdem kann es Einschränkungen darüber geben, wie lange und wie oft ein jeweiliger Modus ausgeführt werden kann. In einer Ausführungsform kann die Anlage verhindern, dass die Anlage in bestimmten Modi arbeitet. Zum Beispiel müssen im dritten Funktionssatz keine kabellosen Kommunikationen erlaubt sein. Der dritte Funktionssatz stellt sicher, dass einer oder mehrere der gleichen Gefahrensicherheitssensoren wie in dem ersten und dem zweiten Funktionssatz arbeiten. Der zweite Satz von Funktionen kann weniger Strom verbrauchen als der erste Satz von Funktionen, und der dritte Satz von Funktionen kann weniger Strom verbrauchen als der zweite Satz von Funktionen.
In einer Ausführungsform kann der dritte Satz von Funktionen einen zweiten Zeitraum festlegen, und das Stromzuteilungsschema weist erneut jedem Betriebsmodus einen Betriebszyklus zu, so dass jedem Betriebsmodus ein betrieblicher Prozentsatz des zweiten Zeitraums zugeteilt wird. Die Anlage kann gemäß dem neu zugewiesenen Betriebszyklus für jeden Betriebsmodus betrieben werden.
Es sollte sich verstehen, dass die in den Fließschemen einer oder mehrerer der 9–12, 14 und 15 dargestellten Schritte lediglich veranschaulichend sind und dass vorhandene Schritte modifiziert oder weggelassen, zusätzliche Schritte hinzugefügt und die Reihenfolge bestimmter Schritte verändert werden kann.
Es versteht sich, dass, obwohl die Ausführungsformen hierin in Bezug auf eine Gefahrenmeldeanlage beschriebenen sind, diese Ausführungsformen ebenfalls in jedem System oder jeder Vorrichtung verwendet werden können, wo ein Erfassen und Überwachen anderer Ereignisse gewünscht wird, während die Betriebsfähigkeiten einer oder mehrerer Komponenten des Systems oder der Vorrichtung aktualisiert werden. Zum Beispiel können die anderen Ereignisse Ereignisse einschließen, die nicht unbedingt an Gefahren wie Rauch, CO und Wärme gebunden sind, sondern Bewegungserkennung, Tonerkennung und dergleichen einschließen können. Ereignisse, die von Remote-Geräten gemeldet werden, können auch berücksichtigt werden. Zum Beispiel Sicherheitsvorrichtungen, wie ein Fenster- und Türsensor und Bewegungssensoren, die einer Anlage Rückmeldung geben, können als andere Ereignisse gelten.
Zudem können Verfahren, die in Bezug auf 1–15 beschrieben sind, sowie jegliche anderen Gesichtspunkte der Erfindung jeweils durch Software implementiert werden, können jedoch auch in Hardware, Firmware oder jeder Kombination von Software, Hardware und Firmware implementiert werden. Sie können jeweils auch als maschinen- oder computerlesbarer Code ausgeführt werden, der auf einem maschinen- oder computerlesbaren Medium gespeichert ist. Das computerlesbare mittel kann eine Datenspeichervorrichtung sein, die Daten oder Anweisungen speichern kann, die danach von einem Computersystem gelesen werden können. Zu Beispielen des computerlesbaren Mediums können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein Festwertspeicher, Direktzugriffsspeicher, Flash-Speicher, CD-ROMs, DVDs, Magnetband und optische Datenspeichervorrichtungen gehören. Das computerlesbare Medium kann auch über netzwerkgekoppelte Computersysteme vertrieben werden, so dass der computerlesbare Code vertrieben, gespeichert und ausgeführt wird. Zum Beispiel kann das computerlesbare Medium von einem elektronischen Subsystem oder Gerät an ein anderes elektronisches Subsystem oder Gerät mit jedem geeigneten Kommunikationsprotokoll übertragen werden kann. Das computerlesbare Medium kann einen computerlesbaren Code, Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem modulierten Datensignal, wie einer Trägerwelle oder einem anderen Transportmechanismus, enthalten und kann jegliche Informationssübertragungsmedien einschließen. Ein moduliertes Datensignal kann ein Signal sein, bei dem eine oder mehrere Charakteristika so eingestellt oder geändert werden, dass Informationen in dem Signal kodiert sind.
Es sollte sich verstehen, dass jedes hierin erörterte Modul als Software-Konstrukt, Firmware-Konstrukt, eine oder mehrere Hardware-Komponenten oder eine Kombination davon bereitgestellt werden kann. Zum Beispiel können eines oder mehrere der Module im allgemeinen Kontext von computerausführbaren Anweisungen, wie Programmmodulen, beschrieben werden, die von einem oder mehreren Computern oder anderen Vorrichtungen ausgeführt werden können. Im Allgemeinen kann ein Programmmodul ein oder mehrere Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und/oder Datenstrukturen einschließen, die einen oder mehrere spezielle Tasks ausführen können oder die einen oder mehrere bestimmte abstrakte Datentypen implementieren können. Es versteht sich auch, dass die Anzahl, Konfiguration, Funktionalität und Verbindung der Module oder Zustandsmaschinen miteinander lediglich veranschaulichend ist und dass die Anzahl, Konfiguration, Funktionalität und Verbindung vorhandener Module miteinander modifiziert oder ausgelassen werden kann, zusätzliche Module hinzugefügt werden können und die Verbindung bestimmter Module miteinander geändert werden kann.
Obwohl viele Veränderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung für einen Fachmann nach dem Lesen der vorstehenden Beschreibung zweifelsfrei offensichtlich werden, sollte es sich verstehen, dass die bestimmten Ausführungsformen, die zur Veranschaulichung dargestellt und beschrieben sind, keinesfalls als einschränkend erachtet werden sollen. Deshalb soll eine Bezugnahme auf die Details der bevorzugten Ausführungsformen nicht deren Umfang einschränken.

Claims

Batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage, wobei die Anlage gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi betrieben wird, wobei die Anlage Folgendes umfasst: eine Gleichstromquelle; und mehrere stromverbrauchende Komponenten, die von der Gleichstromquelle bereitgestellten Strom verbrauchen, wobei die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid, einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ niedrigen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist, und einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ hohen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem zweiten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist, umfassen; wobei mindestens eine der stromverbrauchenden Komponenten ein Stromzuteilungsschema durchsetzt, so dass die Gleichstromquelle die Anlage für eine Mindestbetriebsdauer elektrisch betreiben kann, wobei das Stromzuteilungsschema ermöglicht, dass die Anlage gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi für eine modusspezifische Laufzeitbeschränkung während der Mindestbetriebsdauer betrieben wird.
Anlage nach Anspruch 1, wobei die mehreren unterschiedlichen Modi einen Leerlaufmodus, einen Protokollaktualisierungsmodus und einen Alarmmodus umfassen.
Anlage nach Anspruch 2, wobei die mehreren unterschiedlichen Modi ferner einen Softwareaktualisierungsmodus umfassen.
Anlage nach Anspruch 2, wobei die modusspezifische Laufzeitbeschränkung für den Leerlaufmodus die Laufzeitbeschränkungen jedes der anderen Modi übersteigt.
Anlage nach Anspruch 2, wobei die modusspezifische Laufzeitbeschränkung für den Protokollaktualisierungsmodus ermöglicht, dass der zweite Schaltkreis für kabellose Kommunikation auf täglicher Basis für die Dauer der Mindestbetriebsdauer auf einen Remote-Server zugreift.
Anlage nach Anspruch 1, wobei jeder Modus der mehreren unterschiedlichen Modi ein anderes Stromverbrauchsprofil aufweist.
Anlage nach Anspruch 1, wobei die Mindestbetriebsdauer mindestens 7 Jahre beträgt.
Anlage nach Anspruch 1, wobei der zweite Schaltkreis für kabellose Kommunikation unter Verwendung eines 802.11-Protokolls kommuniziert; und wobei das Stromzuteilungsschema die relativ hohe Stromverbrauchsaktivität durch den zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation auf weniger als 0,1% der Mindestbetriebsdauer begrenzt.
Batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage, wobei die Anlage gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi betrieben wird, wobei die Anlage Folgendes umfasst: eine Batteriestromquelle; mehrere stromverbrauchende Komponenten, die von der Batteriestromquelle bereitgestellten Strom verbrauchen, wobei die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid umfassen; und ein Stromzuteilungsmodul, das Strom verwaltet, der von der Anlage verbraucht wird, indem jedem der mehreren unterschiedlichen Modi Laufzeitbeschränkungen zugewiesen werden, wobei die Laufzeitbeschränkungen begrenzen, wie lange die Anlage in jedem Modus betrieben werden kann, und wobei das Stromzuteilungsmodul die Laufzeitbeschränkungen für jeden Modus mindestens auf der Basis von Stromverbrauchswerten der stromverbrauchenden Komponenten und Mindestbetriebsdauer der Anlage berechnet.
Anlage nach Anspruch 9, wobei die Berechnung der Laufzeitbeschränkungen auf überwachten Anlagenvorgängen beruht.
Anlage nach Anspruch 9, wobei die Berechnung der Laufzeitbeschränkungen auf Messwerten der Batteriestromquelle beruht.
Anlage nach Anspruch 9, wobei eine der stromverbrauchenden Komponenten einen Schaltkreis für kabellose Kommunikation aufweist, um über einen Wireless-Router mit einem Remote-Server zu kommunizieren, und wobei die Berechnung der Laufzeitbeschränkungen auf Daten beruht, die von dem Remote-Server empfangen wurden.
Anlage nach Anspruch 9, wobei mindestens ein Sensor ein Kohlenmonoxidsensor ist, der einen elektrochemischen Sensor verwendet, der eine begrenzte Lebensdauer hat, und wobei die Mindestbetriebsdauer gleich der begrenzten Lebensdauer ist oder diese übersteigt.
Anlage nach Anspruch 9, wobei eine der stromverbrauchenden Komponenten einen Schaltkreis für kabellose Kommunikation aufweist, der gemäß einem 802.11-Protokoll kommuniziert, und wobei die Batteriestromquelle die einzige Stromquelle der Anlage ist und nicht wiederaufladbar ist.
Gefahrenmeldeanlage, umfassend: mehrere Sicherheitssensoren, umfassend einen Rauchsensor, einen Kohlenmonoxidsensor und einen Wärmesensor; einen Sicherheitsprozessor zum: Kommunizieren mit den Sicherheitssensoren; und Aktivieren eines Alarms, wenn einer der Sicherheitssensoren ein Gefahrenereignis erkennt; und einen Anlagenprozessor zum Ausführen mehrerer Benutzerschnittstellenfunktionen, wobei der Sicherheitsprozessor durch einen relativ niedrigen Stromverbrauch und relativ begrenzten Verarbeitungsstrom im Vergleich zu dem des Anlagenprozessors gekennzeichnet ist und wobei der Sicherheitsprozessor zum unabhängigen Aktivieren des Alarms dient, unabhängig davon, ob de Anlagenprozessor funktioniert.
Anlage nach Anspruch 15, ferner umfassend mindestens einen Nichtsicherheitssensor, wobei der Anlagenprozessor zum Kommunizieren mit dem mindestens einen Nichtsicherheitssensor dient.
Anlage nach Anspruch 15, ferner umfassend: einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ niedrigen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist; einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ hohen Stromverbrauch gekennzeichnet und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem zweiten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist, wobei der Anlagenprozessor mit dem ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation und dem zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation kommuniziert.
Anlage nach Anspruch 17, wobei die mehreren Benutzerschnittstellenfunktionen Folgendes umfassen: Zugriff auf einen Remote-Server unter Verwendung von des zweiten Schaltkreises für kabellose Kommunikation.
Anlage nach Anspruch 15, ferner umfassend: eine Gleichstromquelle, die die einzige Stromquelle für die Anlage ist.
Anlage nach Anspruch 19, wobei die Gleichstromquelle die Anlage für mindestens sieben Jahre elektrisch betreibt.
Anlage nach Anspruch 19, wobei der Sicherheitsprozessor ferner die Gleichstromquelle überwacht.
Anlage nach Anspruch 15, wobei der Sicherheitsprozessor den Stromverbrauch von mindestens einem der mehreren Sicherheitssensoren verwaltet.
Batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage, umfassend: eine Batteriestromquelle; mehrere Sicherheitssensoren, umfassend einen Rauchsensor, einen Kohlenmonoxidsensor und einen Wärmesensor; einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der mit mindestens einer anderen Anlage kommuniziert, die ihren eigenen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation aufweist und innerhalb einer Kommunikationsnähe der Gefahrenmeldeanlage ist; einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation zum Kommunizieren mit einem Wireless-Router; einen Sicherheitsprozessor zum Überwachen der Sicherheitssensoren und Aktivieren eines Alarms, wenn einer der Sicherheitssensoren ein Gefahrenereignis erkennt; und einen Anlagenprozessor zum Kommunizieren mit dem ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, dem zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation und dem Sicherheitsprozessor.
Anlage nach Anspruch 23, wobei der Sicherheitsprozessor durch relativ niedrigen Stromverbrauch und relativ begrenzten Verarbeitungsstrom im Vergleich zu dem des Anlagenprozessors gekennzeichnet ist.
Anlage nach Anspruch 23, ferner umfassend nichtflüchtigen Speicher, wobei der zweite Schaltkreis für kabellose Kommunikation während eines Softwareaktualisierungsereignisses eine Softwareaktualisierung sucht und die Softwareaktualisierung auf dem nichtflüchtigen Speicher speichert.
Anlage nach Anspruch 23, wobei der Sicherheitsprozessor ein Protokoll von Sensordaten, die er von der Kommunikation mit dem Sicherheitssensor erhalten hat, führt.
Anlage nach Anspruch 26, wobei der Anlagenprozessor Folgendes erledigt: Empfangen des Protokolls von dem Sicherheitsprozessor; Veranlassen, dass der zweite Schaltkreis für kabellose Kommunikation das Protokoll an den Wireless-Router überträgt.
Anlage nach Anspruch 23, wobei, wenn der Sicherheitsprozessor in einem Sensorüberprüfungs-Stromstatus ist und der Anlagenprozessor in einem Schlaf-Stromstatus ist, der Sicherheitsprozessor mehr Strom verbraucht als der Anlagenprozessor.
Anlage nach Anspruch 23, wobei, wenn der Sicherheitsprozessor in einem Sensorüberprüfungs-Stromstatus ist und der Anlagenprozessor in einem Protokollaktualisierungsstatus ist, der Sicherheitsprozessor weniger Strom verbraucht als der Anlagenprozessor.
Anlage nach Anspruch 23, ferner umfassend: einen Leistungsbus, der mit der Batteriestromquelle gekoppelt ist; einen ersten Leistungswandlerschaltkreis, der mit dem Leistungsbus gekoppelt ist, wobei der Sicherheitsprozessor und der Anlagenprozessor beide mit dem ersten Leistungswandlerschaltkreis gekoppelt sind.
Anlage nach Anspruch 23, wobei der erste Schaltkreis für kabellose Kommunikation einen 802.15.4-Schaltkreis aufweist und der zweite Schaltkreis für kabellose Kommunikation einen 802.11-Schaltkreis aufweist.
Anlage nach Anspruch 23, wobei die Batteriestromquelle eine nicht wiederaufladbare Batteriequelle ist und die einzige Stromquelle für die Anlage ist.
Anlage nach Anspruch 32, wobei die Batteriestromquelle die Anlage für mindestens sieben Jahre elektrisch betreibt.
Gefahrenmeldeanlage, umfassend: mehrere Sicherheitssensoren, umfassend einen Rauchsensor, einen Kohlenmonoxidsensor und einen Wärmesensor; einen ersten Prozessor zum: Kommunizieren mit den Sicherheitssensoren; und Aktivieren eines Alarms, wenn einer der Sicherheitssensoren ein Gefahrenereignis erkennt; und einen zweiten Prozessor zum Ausführen mehrerer Benutzerschnittstellenfunktionen, wobei der Sicherheitsprozessor durch einen relativ niedrigen Stromverbrauch und relativ begrenzten Verarbeitungsstrom im Vergleich zu dem des Anlagenprozessors gekennzeichnet ist und wobei der erste Prozessor zum unabhängigen Aktivieren des Alarms dient, unabhängig davon, ob der zweite Prozessor funktioniert.
Gefahrenmeldeanlage, umfassend: eine Gleichstromquelle; einen Leistungsbus, der mit der Gleichstromquelle gekoppelt ist; eine erste Gruppe von Komponenten, die durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können, wobei die erste Gruppe von Komponenten einen ersten Gefahrensensor umfasst; einen Power-Gate-Schaltkreis, der die erste Gruppe von Komponenten selektiv mit dem Leistungsbus koppelt und davon entkoppelt; eine zweite Gruppe von Komponenten, die nicht durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können, wobei die zweite Gruppe von Komponenten mit dem Leistungsbus gekoppelt ist, wobei die zweite Gruppe von Komponenten einen zweiten Gefahrensensor umfasst; und einen Steuerschaltkreis zum Steuern des Power-Gate-Schaltkreises, indem der Power-Gate-Schaltkreis angewiesen wird, mindestens eine Komponente der ersten Gruppe von Komponenten selektiv mit dem Leistungsbus zu koppeln und davon zu entkoppeln.
Anlage nach Anspruch 35, wobei, wenn eine Komponente der ersten Gruppe von Komponenten von dem Leistungsbus entkoppelt wird, die mindestens eine entkoppelte Komponente keinen Strom von dem Leistungsbus zieht.
Anlage nach Anspruch 35, wobei der zweite Gefahrensensor einen Kohlenmonoxidsensor umfasst.
Anlage nach Anspruch 37, wobei der Kohlenmonoxidsensor ein elektrochemischer Sensor ist.
Anlage nach Anspruch 37, wobei der erste Gefahrensensor einen Rauchsensor umfasst.
Anlage nach Anspruch 35, wobei die erste Gruppe von Komponenten ein Drahtloskommunikationsmodul umfasst, das gemäß einem 802.11-Protokoll kommuniziert.
Anlage nach Anspruch 35, wobei die erste Gruppe von Komponenten mindestens eine Komponente aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Ultraschallsensor, einem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, nichtflüchtigem Speicher und einem Schaltkreis für kabellose Kommunikation.
Anlage nach Anspruch 35, wobei der Steuerschaltkreis gegabelte Prozessoren umfasst, wobei ein erster Prozessor einen ersten Satz des Power-Gate-Schaltkreises steuert und ein zweiter Prozessor einen zweiten Satz des Power-Gate-Schaltkreises steuert.
Anlage nach Anspruch 42, wobei der erste und der zweite Satz den gesamten Power-Gate-Schaltkreis umfassen.
Anlage nach Anspruch 35, wobei der Steuerschaltkreis den Power-Gate-Schaltkreis auf der Grundlage eines Betriebsmodus steuert.
Batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage, umfassend: eine von einer Batterie bereitgestellte Gleichstromquelle; mehrere Leistungswandler, die mit der Gleichstromquelle gekoppelt sind, wobei jeder Leistungswandler Strom auf einem anderen Spannungsniveau als der von der Gleichstromquelle bereitstellten Spannung bereitstellt; mehrere Leistungsbusse, wobei jeder Leistungsbus mit einem jeweiligen der Leistungswandler verbunden ist; eine erste Komponente, die mit dem Leistungsbus gekoppelt ist, der mit einem ersten der Leistungswandler verbunden ist, wobei der erste Leistungswandler selektiv ein- und ausgeschaltet wird und wobei die erste Komponente Strom empfängt, wenn der erste Leistungswandler eingeschaltet ist; eine erste Gruppe von Komponenten, die durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können, wobei jede Komponente der ersten Gruppe von Komponenten unabhängig selektiv mit dem Leistungsbus, der mit einem zweiten der Leistungswandler verbunden ist, gekoppelt und davon entkoppelt werden kann, und wobei der zweite Leistungswandler stets eingeschaltet ist; mehrere erste Power-Gate-Schaltkreise, wobei jeder Power-Gate-Schaltkreis zwischen dem Leistungsbus, der mit dem zweiten Leistungswandler verbunden ist, und einer der Komponenten der ersten Gruppe von Komponenten gekoppelt ist und wobei jeder der Power-Gate-Schaltkreise die erste Gruppe von Komponenten selektiv mit dem Leistungsbus, der mit dem zweiten Leistungswandler verbunden ist, koppelt und davon entkoppelt; eine zweite Gruppe von Komponenten, die nicht durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden können, wobei jede Komponente der zweiten Gruppe von Komponenten mit dem Leistungsbus, der mit dem zweiten Leistungswandler verbunden ist, gekoppelt ist; und einen Steuerschaltkreis, der jeden der Power-Gate-Schaltkreise steuert, um unabhängig selektiv mindestens eine Komponente der ersten Gruppe von Komponenten mit dem Leistungsbus, der mit dem zweiten Leistungswandler verbunden ist, zu koppeln und davon zu entkoppeln.
Anlage nach Anspruch 45, wobei der Steuerschaltkreis mit dem Leistungsbus, der mit einem dritten der Leistungswandler verbunden ist, gekoppelt ist und wobei der dritte Leistungswandler stets eingeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 46, ferner umfassend: einen zweiten Power-Gate-Schaltkreis, der zwischen der ersten Komponente und dem Leistungsbus, der mit dem dritten Leistungswandler verbunden ist, gekoppelt ist, wobei die erste Komponente selektiv mit dem Leistungsbus, der mit dem dritten Leistungswandler verbunden ist, gekoppelt und davon entkoppelt wird.
Anlage nach Anspruch 47, wobei die erste Komponente eine 802.11-Komponente ist.
Anlage nach Anspruch 45, wobei die erste Gruppe von Komponenten einen Ultraschallsensor, einen Temperatursensor und einen Rauchsensor umfasst.
Anlage nach Anspruch 45, wobei die zweite Gruppe von Komponenten einen Kohlenmonoxidmelder umfasst.
Anlage nach Anspruch 45, ferner umfassend: einen Alarm, wobei der Alarm mit dem Leistungsbus, der mit einem vierten der Leistungswandler verbunden ist, gekoppelt ist, wobei der vierte Leistungswandler selektiv ein- und ausgeschaltet wird und wobei der Alarm Strom empfängt, wenn der vierte Leistungswandler eingeschaltet ist.
Batteriebetriebene Gefahrenmeldeanlage, wobei die Anlage Folgendes umfasst: eine Batteriestromquelle; mehrere stromverbrauchende Komponenten, die von der Batteriestromquelle bereitgestellten Strom verbrauchen, wobei die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Gefahrensensor, einen Lautsprecher, einen Alarm, einen Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation und einen Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation umfassen; wobei der mindestens eine Prozessor ein Spitzenstrombeschränkungsschema durchsetzt, wobei der mindestens eine Prozessor ferner für Folgendes ausgelegt ist: Empfangen einer Anweisung zum Ausführen eines stromverbrauchenden Ereignisses; Bestimmen, ob das stromverbrauchende Ereignis unabhängig von jeder von mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten der mehreren stromverbrauchenden Komponenten ausgeführt werden kann; und wenn bestimmt wurde, dass das stromverbrauchende Ereignis unabhängig von jeder der mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten der mehreren stromverbrauchenden Komponenten ausgeführt werden kann, Beschränken der Ausführung des stromverbrauchenden Ereignisses auf eine der mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten.
Anlage nach Anspruch 52, wobei das stromverbrauchende Ereignis ein Alarmbenachrichtigungsereignis ist, wobei die mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten den Lautsprecher und den Alarm umfassen und wobei der mindestens eine Prozessor ferner verhindert, dass der Lautsprecher während des Alarmbenachrichtigungsereignisses betrieben wird.
Anlage nach Anspruch 52, wobei das stromverbrauchende Ereignis ein Alarmbenachrichtigungsereignis ist, wobei die mindestens zwei stromverbrauchenden Komponenten den Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation und den Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation umfassen und wobei der mindestens eine Prozessor ferner für Folgendes ausgelegt ist: Verhindern, dass sowohl der Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation als auch der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation gleichzeitig jeweilige Alarmbenachrichtigungen übermitteln.
Anlage nach Anspruch 54, wobei der Niederleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation durch relativ niedrigen Stromverbrauch gekennzeichnet und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist, und wobei der Hochleistungs-Schaltkreis für kabellose Kommunikation durch relativ hohen Stromverbrauch gekennzeichnet und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem zweiten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist.
Anlage nach Anspruch 52, wobei der mindestens eine Prozessor ferner die Spitzenstromverbrauchsanforderung an die Batteriestromquelle reduziert.
Rauch-, Wärme- und Kohlenmonoxidmeldeanlage, umfassend: einen Gleichstromknoten; einen Leistungswandler, der mit dem Gleichstromknoten gekoppelt ist und ein erstes Signal bei einem ersten Spannungsniveau an einen Leistungsbus bereitstellt; mindestens eine Komponente, die mit dem Leistungsbus gekoppelt ist und mit dem ersten Signal bei dem ersten Spannungsniveau bereit ist, Strom zu verbrauchen; einen Low-Dropout-Regler, der mit dem Leistungsbus gekoppelt ist und das erste Signal bei einem zweiten Spannungsniveau in ein zweites Signal umwandelt; und mehrere Sicherheitssensoren, die mit dem Low-Dropout-Regler gekoppelt sind und Strom beim zweiten Spannungsniveau verbrauchen, wobei sich das erste Spannungsniveau vom zweiten Spannungsniveau unterscheidet.
Anlage nach Anspruch 57, wobei der Leistungswandler ein erster Leistungswandler ist und der Leistungsbus ein erster Leistungsbus ist, wobei die Anlage ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Leistungswandler, der mit dem Gleichstromknoten gekoppelt ist und ein zweites Signal bei einem dritten Spannungsniveau an einen zweiten Leistungsbus bereitstellt.
Anlage nach Anspruch 58, ferner umfassend: ein Drahtloskommunikationsmodul, das mit dem zweiten Leistungsbus gekoppelt ist und bereit ist, mit dem zweiten Signal beim dritten Spannungsniveau Strom zu verbrauchen, wobei das dritte Spannungsniveau höher als das erste Spannungsniveau ist.
Anlage nach Anspruch 57, wobei die mehreren Sicherheitssensoren einen Rauchmelder und einen Kohlenmonoxidmelder umfassen.
Anlage nach Anspruch 57, wobei die mindestens eine Komponente ein Temperatursensor ist.
Anlage nach Anspruch 57, wobei der Low-Dropout-Regler das zweite Spannungsniveau ungeachtet von Spannungsschwankungen am Leistungsbus aufrechterhält.
Anlage nach Anspruch 57, ferner umfassend: einen dritten Leistungswandler, der mit dem Gleichstromknoten gekoppelt ist und ein drittes Signal bei einem vierten Spannungsniveau an einen dritten Leistungsbus bereitstellt, wobei das vierte Spannungsniveau höher als ein bei dem Gleichstromknoten bereitgestelltes Spannungsniveau ist und höher als ein erstes und drittes Spannungsniveau ist.
Anlage nach Anspruch 57, ferner umfassend eine Batteriestromquelle, die mit dem Gleichstromknoten gekoppelt ist.
Anlage nach Anspruch 57, ferner umfassend einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der mit dem Gleichstromknoten gekoppelt ist.
Rauch-, Wärme- und Kohlenmonoxidmeldeanlage, umfassend: einen Gleichstromknoten; ein Drahtloskommunikationsmodul, das Strom mit einem ersten Satz von Charakteristika benötigt; mehrere Gefahrenmelder, die Strom mit einem zweiten Satz von Eigenschaften benötigen, wobei die mehreren Gefahrenmelder einen Rauchsensor und einen Kohlenmonoxidsensor umfassen; einen ersten Leistungswandlerschaltkreis, der mit dem Gleichstromknoten gekoppelt ist und Strom mit dem ersten Satz von Charakteristika für das Drahtloskommunikationsmodul bereitstellt; und einen zweiten Leistungswandlerschaltkreis, der mit dem ersten Leistungswandlerschaltkreis gekoppelt ist und Strom mit dem zweiten Satz von Charakteristika für die mehreren Gefahrenmelder bereitstellt, wobei der zweite Satz von Charakteristika eine Spannungswelligkeitscharakteristik aufweist, die kleiner als eine Spannungswelligkeitscharakteristik des ersten Satzes von Charakteristika ist.
Anlage nach Anspruch 66, wobei der zweite Leistungswandlerschaltkreis Strom mit dem zweiten Satz von Charakteristika ungeachtet von Störungen im Strom, der vom ersten Leistungswandlerschaltkreis bereitgestellt wird, bereitstellt.
Anlage nach Anspruch 66, wobei der erste Leistungswandlerschaltkreis ein Abwärtswandler ist und der zweite Leistungswandlerschaltkreis ein Low-Dropout-Regler ist.
Anlage nach Anspruch 66, wobei der zweite Leistungswandlerschaltkreis ein Low-Dropout-Regler ist.
Anlage nach Anspruch 66, ferner umfassend einen Temperatursensor, der Strom mit dem ersten Satz von Charakteristika benötigt.
Anlage nach Anspruch 66, ferner umfassend einen passiven Infrarotsensor, der Strom mit dem zweiten Satz von Charakteristika benötigt.
Gefahrenmeldeanlage, umfassend: eine Gleichstromquelle; einen Leistungswandler, der mit der Gleichstromquelle gekoppelt ist; einen ersten Leistungsbus, der mit der Gleichstromquelle gekoppelt ist; einen zweiten Leistungsbus, der mit dem Leistungswandler gekoppelt ist; einen Sensor, umfassend mindestens eine erste Unterkomponente, die durch Power-Gate ein- und ausgeschaltet werden kann, und mindestens eine zweite Unterkomponente, die mit dem ersten Leistungsbus gekoppelt ist und signalbetrieben ein- und ausgeschaltet werden kann; einen Power-Gate-Schaltkreis, der die erste Unterkomponente selektiv mit dem zweiten Leistungsbus koppelt und davon entkoppelt; und einen Steuerschaltkreis, der für Folgendes ausgelegt ist: selektives Ansteuern der ersten Unterkomponente durch Steuern des Power-Gate-Schaltkreises; und selektives Ein- und Ausschalten der zweiten Unterkomponente durch Signalsteuerung.
Mit Netzstrom betriebene Gefahrenmeldeanlage, umfassend: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der mit einem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt; eine Sicherungsbatteriestromquelle, die mit dem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt; und mehrere stromverbrauchende Komponenten, die an den Leistungsbus bereitgestellten Strom verbrauchen, wobei die stromverbrauchenden Komponenten mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid, einen ersten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ niedrigen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ niedrige Datenraten gekennzeichnet ist, und einen zweiten Schaltkreis für kabellose Kommunikation, der durch relativ hohen Stromverbrauch gekennzeichnet ist und zur kabellosen Kommunikation gemäß einem zweiten Protokoll konfiguriert ist, das durch relativ hohe Datenraten gekennzeichnet ist, umfassen, wobei die Anlage selektiv mit Strom betrieben wird, der von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler oder der Sicherungsbatteriestromquelle bereitgestellt wird, und wobei, wenn die Anlage von der Sicherungsbatteriestromquelle betrieben wird, ein Stromzuteilungsschema durchgesetzt wird, das Laufzeitbeschränkungen auferlegt, die den Vorgang der Anlage beschränken, um zu gewährleisten, dass die Anlage zuverlässig für eine Mindestzeitraum betrieben wird.
Anlage nach Anspruch 73, wobei die Anlage gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi funktioniert, wobei die mehreren unterschiedlichen Modi einen Leerlaufmodus, einen Protokollaktualisierungsmodus, einen Softwareaktualisierungsmodus, eine Leuchtanzeige und einen Alarmmodus umfassen.
Anlage nach Anspruch 73, wobei, wenn die Anlage von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler elektrisch betrieben wird, der Anlage keine Laufzeitbeschränkungen auferlegt werden.
Anlage nach Anspruch 74, wobei die Laufzeitbeschränkungen jedem der Modi auferlegt werden, so dass die Anlage für den Mindestzeitraum funktionieren kann.
Anlage nach Anspruch 76, wobei die Laufzeitbeschränkungen für den Leerlaufmodus die Laufzeitbeschränkungen für jeden der anderen Modi übersteigen.
Anlage nach Anspruch 76, wobei die Laufzeitbeschränkungen für den Protokollaktualisierungsmodus ermöglichen, dass der zweite Schaltkreis für kabellose Kommunikation auf regelmäßiger Basis für die Dauer des Mindestzeitraums auf einen Remote-Server zugreift.
Anlage nach Anspruch 75, wobei der zweite Schaltkreis für kabellose Kommunikation in Echtzeit auf einen Remote-Server zugreift.
Anlage nach Anspruch 73, ferner umfassend einen Schalter, der selektiv die Sicherungsbatteriestromquelle mit dem Leistungsbus koppelt, wobei der Schalter die Sicherungsbatteriestromquelle mit dem Leistungsbus koppelt, wenn kein Netzstrom verfügbar ist.
Anlage nach Anspruch 73, ferner umfassend eine Schutzhülle, die den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler umgibt.
Anlage nach Anspruch 73, ferner umfassend: eine erste Leiterplatte, auf der der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler montiert ist; und eine zweite Leiterplatte, auf der mindestens eine der mehreren stromverbrauchenden Komponenten montiert ist.
Netzstrombetriebene Gefahrenmeldeanlage, wobei die Anlage gemäß einem von mehreren unterschiedlichen Modi betrieben wird, wobei die Anlage Folgendes umfasst: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der mit einem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt; eine Sicherungsbatteriestromquelle, die mit dem Leistungsbus gekoppelt ist und diesem Strom bereitstellt; mehrere stromverbrauchende Komponenten, umfassend mindestens einen Prozessor, mindestens einen Sensor zum Erkennen von mindestens einem von Rauch, Wärme und Kohlenmonoxid; einen Netzstromerkennungsschaltkreis, der erkennt, ob die Anlage Netzstrom empfängt, wobei, wenn die Anlage Netzstrom empfängt, die Anlage in einem Netzstromstatus betrieben wird, und wenn die Anlage keinen Netzstrom empfängt, die Anlage in einem Nichtnetzstromstatus betrieben wird; und ein Stromzuteilungsmodul, das Strom verwaltet, der von der Anlage verbraucht wird, indem jedem der mehreren unterschiedlichen Modi Laufzeitbeschränkungen zugewiesen werden, wobei die Laufzeitbeschränkungen begrenzen, wie lange die Anlage in jedem Modus arbeiten kann, und wobei das Stromzuteilungsmodul die Laufzeitbeschränkungen für jeden Modus mindestens auf der Grundlage davon berechnet, ob die Anlage im Netzstromstatus oder im Nichtnetzstromstatus ist.
Anlage nach Anspruch 83, wobei, wenn die Anlage im Nichtnetzstromstatus ist, das Stromzuteilungsmodul die Laufzeitbeschränkungen für jeden Modus auf der Grundlage von Stromverbrauchswerten der stromverbrauchenden Komponenten und einer Mindestbetriebsdauer der Anlage berechnet.
Anlage nach Anspruch 83, wobei, wenn die Anlage im Nichtnetzstromstatus ist, das Stromzuteilungsmodul die Laufzeitbeschränkungen für jeden Modus auf der Grundlage der Messwerte der Batteriestromquelle berechnet.
Anlage nach Anspruch 83, wobei, wenn die Anlage im mit Netzstrom betriebenen Status ist, das Stromzuteilungsmodul für keinen Modus Laufzeitbeschränkungen auferlegt.