ITTO20130860A1 - Dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia, e relativi sistema e metodo - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO DI COMANDO SENZA FILI A RACCOLTA DI ENERGIA, E RELATIVI SISTEMA E METODO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettronico configurato per emettere segnali di comando atti a controllare apparecchiature elettroniche. Più in dettaglio, si riferisce alla particolare configurazione del dispositivo atta a fornire energia per il suo funzionamento.

È noto che esistono molte apparecchiature che richiedono comandi da un utilizzatore. La più comune è il televisore, eventualmente corredato da un “Set Top Box”, videoregistratore, connessione ad Internet, ecc. Vi sono però anche calcolatori, riproduttori musicali, riproduttori video, apparecchiature per il condizionamento del clima, sistemi per la chiusura di porte, di finestre e di tendaggi, e così via, che richiedono interazioni con gli utilizzatori.

Per questi usi si sono largamente diffusi telecomandi senza fili, che tipicamente sono alimentati da batterie e dispongono di un certo numero di pulsanti, o piccole tastiere, per impostare i comandi da trasmettere alle apparecchiature da controllare. Recentemente, per migliorare la comodità d’uso, sono comparse idee su telecomandi di dimensioni piccole, tanto da poter essere contenuti in un anello da indossare ad un dito di una mano, in modo che l’utilizzatore ne possa disporre facilmente in qualunque momento. In tali dimensioni si può alloggiare un numero minimo di pulsanti e di sensori azionabili manualmente, perciò sono proposti sensori di altri tipi, specialmente per rilevare movimenti del telecomando, da cui derivare i comandi da tramettere.

La domanda di brevetto US 2012/218184 A1 descrive un anello utilizzabile come telecomando per diverse apparecchiature, ed in particolare per calcolatori. L’anello contiene qualche pulsante e un accelerometro per rilevare movimenti tridimensionali da interpretare come gesti di comando. I comandi sono trasmessi via radio, tipicamente mediante un sistema Bluetooth. Con il Bluetooth il telecomando può anche ricevere segnali per attivare vibratori e riscaldatori per allertare o dare informazioni all’utilizzatore in particolari situazioni. L’alimentazione dei circuiti elettrici può essere fornita da diversi tipi di fonti, quali batterie, micro-generatori piezoelettrici e induttori per la raccolta di energia da campi magnetici. Questi ultimi, però, sono utilizzabili solamente a distanze molto brevi dal generatore di campi magnetici, perciò non si prestano per telecomandi di molti tipi di apparecchiature, ed in particolare di televisori.

La domanda di brevetto US 2011/007035 A1 descrive varie forme di realizzazione di un anello, che può contenere un generico ricetrasmettitore radio per comunicare con altri dispositivi. La particolarità principale delle forme di realizzazione è costituita dalla combinazione meccanica, nell’anello, di una parte fissa con una o più parti che possono ruotare intorno ad essa. La posizione delle parti rotanti rispetto alla parte fissa è messa in relazione con i comandi da trasmettere. L’energia può essere fornita da diverse fonti, fra cui batterie, dispositivi piezoelettrici e sistemi che sfruttano l’energia meccanica impiegata per muovere le parti rotanti.

La domanda di brevetto US 5832296 A descrive un dispositivo, preferibilmente realizzabile in forma di anello, che consente di comandare apparecchiature elettroniche agendo con le dita su pulsanti, sensori di temperatura e rilevatori di forze. La ricetrasmissione può essere realizzata mediante onde radio, luce infrarossa, onde acustiche e altri mezzi simili. L’energia può essere fornita mediante una batteria oppure, se si rimane a breve distanza da un generatore di onde elettromagnetiche, può essere raccolta da onde radio. Nella descrizione si ipotizza l’uso del dispositivo per comandare il termostato che regola la temperatura dell’ambiente, la chiusura delle porte della stanza, il televisore, il riproduttore di musica, ecc. L’impostazione dei comandi richiede però azionamenti manuali di pulsanti ed esercitazioni di pressioni su sensori di forza, poco comode da attuare.

La domanda di brevetto US 2009/251407 A1 descrive un dispositivo che può essere indossato ad un dito della mano o di un piede o intorno ad una gamba o alla cintura o come braccialetto o come collana, ecc. La descrizione copre una vasta gamma di caratteristiche, sia meccaniche, sia trasmissive, sia funzionali, indicando che il dispositivo può essere utilizzato da solo o in combinazione con altri per interpretare gesti complessi o grandezze rilevate da vari sensori, e che può comunicare con altri dispositivi mediante vari sistemi di ricetrasmissione e impiegando tecniche che vanno da quelle di semplici etichette passive RFID (“Radio Frequency IDentification”) alle reti neurali e alla rivelazione delle emozioni dell’utilizzatore. Per funzioni molto semplici e a brevi distanze il dispositivo può operare come elemento passivo similmente alle etichette RFID, mentre per la funzionalità di un normale telecomando per televisori fa affidamento su fonti di alimentazione tradizionali, quali le batterie.

La domanda di brevetto US 2009/295616 A1 descrive un sistema di trasmissione utilizzabile per trasmettere stimoli ad animali in addestramento (tipicamente cani). Esso comprende un anello da portare al dito, un telecomando, che deve stare in prossimità dell’anello, e un ricevitore, tipicamente fissato al collare dell’animale. L’anello trasmette segnali al telecomando con una portata di pochi metri. Il telecomando elabora le informazioni ricevute dall’anello e trasmette comandi al collare dell’animale fino a distanze dell’ordine dei chilometri. Il sistema di trasmissione dell’anello è realizzato tipicamente via radio (con protocolli “ZigBee” o “Bluetooth”), ma può anche essere ad infrarossi o ad ultrasuoni. L’alimentazione dei circuiti dell’anello è fornita da una batteria.

La domanda di brevetto US 2007/175321 A1 descrive un telecomando a forma di anello con cui si possono controllare effetti speciali di strumenti musicali (tipicamente riverberi, echi, tremoli, ecc., di una chitarra). L’anello è indossato al dito medio e, mediante un sensore capacitivo, rivela se il dito medio è disteso o piegato. L’alimentazione è fornita da una batteria ricaricabile.

L’arte nota descrive dunque telecomandi con alcune caratteristiche migliorative delle tecniche tradizionali, ma non risolve completamente il problema di realizzare un telecomando che sia adatto per televisori, e varie altre apparecchiature, e che sia esente dalla necessità di sostituire o di ricaricare preventivamente batterie. Questa necessità limita notevolmente la portabilità del dispositivo di comando e la comodità di averlo sempre a disposizione senza la preoccupazione dell’esaurimento della sua fonte di energia.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di indicare un dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo, che permettano di comandare un apparecchio senza che un utente si preoccupi dell’esaurimento della fonte di energia del dispositivo di comando stesso.

Un secondo scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo, che permettano di evitare l’uso di batterie tradizionali, in genere contenenti metalli pesanti inquinanti.

Un terzo scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo, che siano ecosostenibili.

Questi ed altri scopi dell’invenzione sono ottenuti con un dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo, come rivendicati nelle unite rivendicazioni che costituiscono parte integrante della presente descrizione.

In sintesi, sono descritti un dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo, in cui il dispositivo di comando, o telecomando, dispone dell’energia necessaria per il suo funzionamento senza la necessità di sostituire né di ricaricare preventivamente batterie, o altri mezzi di alimentazione. Detto telecomando è configurato per cooperare con un apparecchio elettronico rigeneratore di comandi, il quale rigenera i segnali che recano i comandi trasmessi dal telecomando e li inoltra agli apparati (uno o più di uno) a cui essi sono destinati (per esempio ad un televisore, ad un lettore DVD, ad un blu-ray, o altro).

Il rigeneratore di comandi è in grado di fornire energia al telecomando mediante mezzi di irradiazione di energia a onde elettromagnetiche. Il sistema della presente invenzione, comprendente il telecomando e il rigeneratore di comandi, e il relativo metodo consentono di porre tali mezzi di irradiazione di energia a onde elettromagnetiche in uno stato di basso consumo e di riattivarli nello stato di regime, o pieno funzionamento, mediante il telecomando stesso, ossia tramite un segnale di attivazione.

Gli scopi suddetti risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione dettagliata di un dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo secondo la presente invenzione, con particolare riferimento alle Figure allegate in cui:

- la Figura 1 illustra un esempio di forma di un dispositivo di comando in accordo con la presente invenzione;

- la Figura 2 mostra un esempio di sistema secondo la presente invenzione;

- la Figura 3 illustra un esempio di schema a blocchi del dispositivo di comando in accordo con la presente invenzione;

- la Figura 4 mostra un esempio di logica di funzionamento del dispositivo di comando secondo la presente invenzione;

- la Figura 5 illustra un ulteriore esempio di sistema in accordo con la presente invenzione.

Con riferimento alla Figura 1, è illustrato un esempio di dispositivo di comando 201 senza fili, o telecomando 201; più in dettaglio è illustrata una forma di realizzazione del design dello stesso. Infatti, il telecomando 201 è realizzato in una forma compatta, che può assumere ad esempio la foggia di un anello da indossare ad un dito di una mano. È chiaro che altre forme possono essere adottate per il telecomando 201, ad esempio esso può assumere la forma di un bracciale o di un orologio da indossare sul polso di una persona. Preferibilmente, il telecomando 201 è un dispositivo elettronico indossabile, ma tale realizzazione non è vincolante ai fini della presente invenzione, infatti esso può assumere ad esempio la forma di un telecomando tradizionale compatto, nota nell’arte.

Con riferimento alla Fig. 2, è illustrato un esempio di sistema 10 per la trasmissione di comandi secondo la presente invenzione. Il sistema 10 comprende un dispositivo di comando 201, o telecomando 201, e un dispositivo rigeneratore di comandi 202, o rigeneratore 202. Il rigeneratore 202 comprende un ricevitore di comandi 207 che, insieme con un trasmettitore di comandi 309 (Fig. 3), compreso in un primo sottosistema dei comandi 203 (Fig. 2) del telecomando 201, costituiscono un canale di comunicazione per i comandi che il telecomando 201 è atto a trasmettere.

I comandi trasmessi dal telecomando 201 sono ricevuti e decodificati dal rigeneratore 202 e da questo inoltrati ad un apparato da comandare 217 che non è oggetto della presente invenzione.

Il rigeneratore 202 comprende inoltre mezzi di irradiazione di energia 211, o semplicemente irradiatore 211, che sono predisposti per irradiare un’onda elettromagnetica con un primo valore di potenza Pcsufficiente per permettere al telecomando 201 di ricavare da essa l’energia di alimentazione dei circuiti del telecomando 201. Infatti, il telecomando 201 capta le onde elettromagnetiche irradiate dal rigeneratore 202 tramite i mezzi di irradiazione di energia 211 e un’antenna di irradiazione 209 ad essi collegata. Più in dettaglio, il primo valore di potenza Pcè sufficiente per permettere al telecomando 201 di ricavare l’energia necessaria per emettere un segnale, chiamato per brevità segnale di comando, che reca un’informazione numerica, che il rigeneratore 202 rigenera, ricevendo e demodulando il segnale di comando emesso dal telecomando 201. Tale informazione numerica è interpretabile come comando dall’apparato da comandare 217, a cui essa è inoltrata attraverso la connessione 214. Più precisamente, il segnale di comando è ricevibile dal rigeneratore 202.

Con i suddetti componenti il telecomando 201 può dunque trasmettere comandi al rigeneratore 202 senza necessitare di batterie né di accumulatori di energia da ricaricare preventivamente.

Nella Fig. 3 è mostrato un esempio di schema a blocchi del dispositivo di comando 201 in accordo con la presente invenzione. Il dispositivo di comando 201, o telecomando 201, comprende il primo sottosistema dei comandi 203 ed un secondo sottosistema ausiliario di attivazione 204.

Il primo sottosistema dei comandi 203 comprende un insieme di elementi per la produzione dei comandi, denominato originatore di comandi 307, un trasmettitore di comandi 309 e mezzi di raccolta di energia 312, quali quelli utilizzati nei sistemi RFID, ben noti all’esperto della tecnica, per esempio un condensatore e un diodo. L’originatore dei comandi 307 comprende pulsanti e sensori, che consentono il recepimento delle istanze dell’utilizzatore e la produzione dei comandi da inviare. I sensori possono essere sensori di movimento che rilevano i gesti della mano di un utente, ed in cui ad ogni gesto è associato un comando da inviare tramite lo stesso telecomando 201. Preferibilmente, i sensori comprendono almeno un accelerometro a tre assi, con il quale si possono determinare gli spostamenti del telecomando 201 nelle tre dimensioni dello spazio. È inoltre possibile prevedere almeno un pulsante per definire gli istanti di inizio, ed eventualmente gli istanti di fine, di un gesto da interpretare come comando. Sui sensori e sui pulsanti per la produzione dei comandi non ci si dilunga, perché fanno parte di arte nota. Si evidenzia solamente che i sensori, nelle fasi di attività, richiedono normalmente una quantità di energia elettrica significativa, normalmente maggiore di quella richiesta dagli altri circuiti del telecomando 201, ed in particolare molto maggiore di quella richiesta dal trasmettitore di comandi 309 e da un trasmettitore ausiliario 320, il cui funzionamento ed uso saranno descritti nel seguito. Ciò implica che la trasmissione di semplici codici di comando è molto meno dispendiosa in termini di energia della produzione e della trasmissione di un comando determinato da un gesto dell’utilizzatore.

Il trasmettitore di comandi 309 è connesso ad un’antenna principale 205. I mezzi di raccolta dell’energia 312 sono configurati per ricavare energia sufficiente dalle onde elettromagnetiche emesse dal rigeneratore 202 per alimentare i circuiti elettronici del telecomando 201.

Il telecomando 201 comprende inoltre mezzi di memoria 310, mezzi di elaborazione 314 e un modulo di gestione dell’energia 315. Le operazioni di controllo e governo generale del telecomando 201 sono eseguite dai mezzi di elaborazione 314, con l’ausilio dei mezzi di memoria 310, che contengono il codice software delle procedure da eseguire, con i dati per esse necessari, i codici di identificazione del telecomando 201 ed eventuali altre informazioni utili al funzionamento dello stesso. In particolare, i mezzi di elaborazione 314 sono configurati per determinare se il telecomando 201 dispone di energia sufficiente per emettere un segnale di comando.

Il modulo di gestione dell’energia 315 provvede invece ad ottimizzare l’accumulo e l’uso dell’energia all’interno del telecomando 201. Al modulo di gestione dell’energia 315 è collegato un accumulatore di energia 317 atto a stivare energia elettrica di scorta. In molte condizioni l’energia consumata dal telecomando 201 è infatti minore di quella raccolta dalle onde elettromagnetiche, sicché una parte di questa può essere immagazzinata nell’accumulatore di energia 317 per contribuire all’alimentazione dei circuiti del telecomando 201 ed in particolare del suo secondo sottosistema ausiliario di attivazione 204.

Il secondo sottosistema ausiliario di attivazione 204 è preferibilmente di tipo diverso dal primo sottosistema dei comandi 203. Esso può utilizzare tecniche di trasmissione simili a quelle di tipo Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi, o tecniche basate sulla luce infrarossa o su onde acustiche. Queste tecniche si prestano per realizzare ricevitori e trasmettitori di consumo molto basso, ed in particolare espressamente predisposti per la trasmissione saltuaria di un semplice segnale di attivazione, con la caratteristica di richiedere una quantità minima di energia. Questa quantità di energia può essere prodotta da un generatore di energia 318, ad esempio di tipo piezoelettrico, compreso nel telecomando 201, come si vedrà in seguito. I segnali di attivazione sono trasmessi da un trasmettitore di attivazione 320 collegato ad un elemento radiante 206.

Alcune delle tecniche di trasmissione che possono essere utilizzate per il secondo sottosistema ausiliario di attivazione 204, quelle che utilizzano come portante un’onda elettromagnetica, consentirebbero di condividere l’elemento radiante 206, che in questo caso sarebbe un’antenna elettromagnetica, con l’antenna principale 205 del primo sottosistema dei comandi 203; in questo caso sia il trasmettitore di comandi 309 sia il trasmettitore ausiliario 320 sarebbero connessi alla stessa antenna principale 205, direttamente o tramite un dispositivo sommatore o miscelatore, come l’esperto della tecnica sa. In altri casi, se ad esempio si utilizzasse per la trasmissione dei segnali di attivazione la luce infrarossa o le onde acustiche, la condivisione non sarebbe possibile. L’elemento radiante 206 non deve perciò essere strettamente considerato come un’antenna per onde elettromagnetiche, ma deve essere considerato genericamente come un elemento in grado di emettere segnali di qualsiasi natura fisica. Ad esempio, nel caso di trasmissione a luce infrarossa, l’elemento radiante 206 è un fotodiodo in grado di emettere luce nella gamma dell’infrarosso, mentre nel caso di trasmissione basata su onde acustiche l’elemento radiante 206 è un dispositivo acustico con banda passante comprendente le frequenze acustiche prescelte per il sistema di trasmissione.

Ulteriormente, l’energia ricavata dalle onde elettromagnetiche è distribuita, a seconda dei bisogni, dal modulo di gestione dell’energia 315 ai componenti del telecomando 201, attraverso una connessione multifilare 308, anche detta “bus” 308.

Nuovamente con riferimento alla Fig. 2, per minimizzare i consumi complessivi di energia, in alcuni periodi di tempo (ad esempio nelle ore notturne) il rigeneratore 202 può essere posto in uno stato di riposo, nel quale almeno i mezzi di irradiazione di energia 211 sono disattivati, e di conseguenza il trasmettitore di comandi 309 non può trasmettere segnali di comando.

Per riattivare i mezzi di irradiazione di energia 211 tramite il telecomando 201, come già accennato, nel telecomando 201 è presente il secondo sottosistema ausiliario di attivazione 204 in grado di comunicare con un ricevitore di attivazione 213, presente nel dispositivo rigeneratore di comandi 202, tramite l’elemento radiante 206 e un elemento captatore 212 connesso a detto ricevitore di attivazione 213. Questi dispositivi, trattando un’informazione semplice da inviare saltuariamente, possono utilizzare una tecnica con la quale basta un’energia minima per trasmettere un segnale di attivazione. Pertanto, il ricevitore di attivazione 213 è preferibilmente a bassissimo consumo e rimane sempre attivo.

Anche per l’elemento captatore 212 valgono le stesse considerazioni fatte per l’elemento radiante 206, ossia deve essere coerente con il tipo di tecnica di trasmissione adottata per il secondo sottosistema ausiliario di attivazione 204 (antenna per onde elettromagnetiche, fotodiodo per luce infrarossa, rilevatore di ultrasuoni, ecc.).

Il ricevitore di attivazione 213, che riceve i segnali trasmessi dal trasmettitore di attivazione 320, comporta consumi minimi di energia e, essendo preferibilmente inserito in un’apparecchiatura alimentata costantemente (ad esempio un televisore in stand-by o acceso, collegato continuamente alla rete elettrica di un edificio), può rimanere sempre acceso. Quando il ricevitore di attivazione 213 riconosce il segnale di attivazione, esso invia agli altri circuiti del rigeneratore 202 un segnale che prescrive il loro passaggio allo stato attivo, se in tale stato già non si trovano.

Pertanto, una volta che il rigeneratore 202 riceve il segnale di attivazione (ad esempio un singolo impulso) dal telecomando 201, il rigeneratore 202 passa ad uno stato di regime, o pieno funzionamento, o vi permane, se già vi si trova, senza la necessità di avere, nel telecomando 201, batterie o accumulatori da ricaricare.

In condizioni normali, l’energia richiesta per la trasmissione di un segnale di comando da parte del trasmettitore di comandi 309 è fornita in tempo reale dai mezzi di raccolta dell’energia 312, mentre l’energia richiesta per la trasmissione di un segnale, o codice, di attivazione, da parte del trasmettitore di attivazione 320 è fornita in tempo reale dal generatore di energia 318. In questa forma di realizzazione dell’invenzione, infatti, non è strettamente necessaria la presenza di onde elettromagnetiche emesse continuamente o periodicamente dal rigeneratore 202; il generatore di energia 318 assicura la fornitura energetica necessaria al telecomando 201 per l’invio del codice di attivazione, qualora il rigeneratore 202 si trovi in uno stato di funzionamento a basso consumo in cui i mezzi di irradiazione di energia 211 non emettono energia utilizzabile dal telecomando 201 e l’accumulatore di energia 317 sia totalmente scarico, per esempio a causa del ben noto fenomeno di auto-scarica presente in tutti i dispositivi di accumulo di energia elettrica. Lo stato di accensione del rigeneratore 202, sia a pieno regime, sia nel regime di basso consumo, è assicurato dal fatto che il rigeneratore 202 è acceso insieme con l’apparato da comandare 217, perché, per esempio, è inglobato nel medesimo apparato 217 o comunque con esso è comunemente alimentato.

Quando l’energia raccolta dai mezzi di raccolta di energia 312 e quella prodotta dal generatore di energia 318 eccedono quella consumata dai circuiti del telecomando 201 (tipicamente con i mezzi di irradiazione di energia 211 in stato attivo, i mezzi di raccolta di energia 312 raccolgono continuamente l’energia captata dall’antenna, mentre il telecomando 201 la consuma saltuariamente), il modulo di gestione dell’energia 315 immagazzina l’eccesso nell’accumulatore di energia 317. Quindi, anche il generatore di energia 318 può contribuire all’accumulo di energia.

L’accumulatore di energia 317 comprende preferibilmente una prima sezione “c” ed una seconda sezione “a”. La seconda sezione “a” può accumulare energia sufficiente per la trasmissione di pochi segnali di attivazione da parte del trasmettitore di attivazione 320, mentre la prima sezione “c” può accumulare energia per la trasmissione di più segnali di comando. Ciò presuppone che la capacità della prima sezione “c” sia maggiore, o molto maggiore, della capacità della seconda sezione “a”; di conseguenza, i tempi di ricarica della seconda sezione “a” sono più brevi. Questa suddivisione consente di accumulare e di distribuire l’energia nel modo migliore in ogni contingenza, applicando per esempio i seguenti criteri:

- la seconda sezione “a” ha priorità di ricarica, ossia l’accumulo di energia nella prima sezione “c” avviene solamente quando la seconda sezione “a” è satura;

- il trasmettitore di attivazione 320 ha priorità di uso dell’energia (quando occorre attivare il trasmettitore di attivazione 320, l’energia per esso necessaria è reperita da qualunque fonte, compresa la prima sezione “c” dell’accumulatore di energia 317, con priorità su altre utilizzazioni);

- l’energia accumulata nella seconda sezione “a” dell’accumulatore di energia 317 è riservata esclusivamente alle necessità del trasmettitore di attivazione 320 (in particolare, essa non può essere utilizzata per la trasmissione di comandi).

Per rendere vantaggiosamente più flessibile l’immagazzinamento e l’utilizzo dell’energia, una variante prevede di realizzare l’accumulatore di energia 317 con un numero di sezioni maggiore di due, senza discostarsi dall’idea inventiva di base e dei criteri di gestione sopra esposti.

Come già detto, il telecomando 201 trasmette segnali di comando rappresentativi di codici e dati di comando; il rigeneratore 202 riceve tali segnali di comando, li decodifica e li converte in segnali di controllo, in uscita su un collegamento 214 (ad esempio un semplice cavo conduttore), per gli apparati da comandare 217 a cui essi sono destinati, quali televisori, “Set Top Box”, riproduttori di musica, riproduttori di immagini e filmati, e altri apparati elettronici. Preferibilmente, il rigeneratore 202 è incluso nell’apparato da comandare 217, ad esempio incluso in un televisore.

Un esempio di segnale di comando è quello di spegnimento di un televisore, il quale potrebbe essere costituito solamente da un breve codice, mentre il comando di spostamento di un cursore su uno schermo potrebbe comprendere un codice più articolato e corredato da dati, quali la direzione e la velocità di spostamento, le componenti di accelerazione del movimento, gli incrementi delle coordinate della posizione, e altri dati.

In alcune circostanze, i suddetti circuiti del rigeneratore 202 possono essere in uno stato di basso consumo, tipicamente per motivi di risparmio energetico. La loro condizione di normale attività o di stato di riposo è indicata da mezzi di segnalamento 215, in particolare una spia luminosa 215 che può preferibilmente assumere tre stati:

- spenta, per indicare che tutti i circuiti del rigeneratore 202 sono spenti;

- accesa con un primo colore, per indicare che tutti i circuiti del rigeneratore 202 sono attivi;

- accesa con un secondo colore, per indicare lo stato di riposo in cui tutti i circuiti del rigeneratore 202 sono disattivi, eccetto quelli che consentono la ricezione del segnale di attivazione, in pratica il ricevitore di attivazione 213.

La disattivazione dei circuiti del rigeneratore 202 e la corrispondente determinazione del suo stato tramite la spia 215, possono avvenire a seguito di un’azione dell’utilizzatore del telecomando 201 o a seguito di una procedura automatica, dopo ad esempio un prefissato intervallo di tempo di inattività. Nella pratica, il rigeneratore 202 avrà una semplice logica di governo che pilota i suoi circuiti da uno stato di funzionamento all’altro, a seguito della ricezione di un comando di disattivazione inviato dal telecomando 201, o a seguito della scadenza di un temporizzatore, o in coerenza con l’assenza di alimentazione elettrica.

Quando tali circuiti sono disattivi, il canale di comunicazione dei comandi non funziona. Per rendere possibile la riattivazione completa del sistema 10 per mezzo del telecomando 201 stesso, come già detto il telecomando 201 è in grado di emettere un segnale di attivazione.

Il trasmettitore di comandi 309 può essere realizzato secondo una qualunque tecnica nota all’esperto dell’arte. Tuttavia, considerato che un requisito fondamentale del telecomando 201 è la minimizzazione dei consumi di energia, come esempio tipico di tecnica di trasmissione dei comandi si fa riferimento alla tecnica radio utilizzata nelle etichette RFID. Secondo questa tecnica, la trasmissione tramite il trasmettitore di comandi 309 avviene “modulando”, in relazione con i dati da trasmettere, l’impedenza del telecomando 201 (anche detto in gergo tecnico “carico”) a cui l’antenna principale 205 è collegata. Tale variazione dell’impedenza determina una modulazione dell’onda elettromagnetica che, pervenendo al telecomando 201 dal rigeneratore 202 (in pratica dai mezzi di irradiazione di energia 211 e da un’antenna di irradiazione 209 ad essi collegata), è riflessa dall’antenna principale 205. In altre parole, il segnale di comando è una riflessione di onda elettromagnetica modulata, ottenuta tramite una variazione dell’impedenza del circuito a cui è collegata l’antenna principale 205. È infatti noto che l’energia di un’onda elettromagnetica captata da un’antenna è interamente assorbita dal dispositivo a cui l’antenna è collegata solamente se tale dispositivo di carico ha un’impedenza “adattata” all’impedenza dell’antenna. Se invece non vi è adattamento fra l’antenna ed il suo carico, solo una parte dell’energia captata è trasferita al carico, mentre la restante energia è riflessa e reirradiata nello spazio. Nella tecnica RFID si fa di proposito variare l’impedenza del carico a cui l’antenna è collegata, tipicamente dalla condizione di adattamento (riflessione nulla) ad una condizione di forte disadattamento (riflessione significativa), in modo da determinare la riflessione di un’onda elettromagnetica con caratteristiche variabili, cioè modulata. Il “modulatore” di quest’onda elettromagnetica riflessa può quindi essere costituito da un semplice interruttore, che collega o no un elemento passivo che disadatta il carico dell’antenna. L’energia consumata dal circuito “trasmettitore-modulatore” del telecomando 201 è dunque minima.

L’onda elettromagnetica modulata e riflessa dal telecomando 201 è ricevuta da un’antenna di comando 208 del rigeneratore 202 ed il relativo segnale di comando giunge al ricevitore di comandi 207. Quest’ultimo demodula il segnale di comando, da esso estrae e decodifica i dati del comando trasmesso ed inoltra il comando decodificato all’apparato da comandare 217, attraverso il collegamento 214.

L’onda elettromagnetica che giunge al telecomando 201 dal rigeneratore 202 è prodotta dai mezzi di irradiazione di energia 211, che tipicamente possono essere ad onda continua quale per esempio un’onda sinusoidale con frequenza e potenza adeguate alla portata di trasmissione che si vuole ottenere, nei limiti delle norme prescritte al riguardo. Qualora si volesse rendere identificabile il rigeneratore 202, per esempio per distinguerlo da altri dispositivi simili che potrebbero trovarsi nelle vicinanze, l’onda elettromagnetica generata dai mezzi di irradiazione di energia 211 potrebbe essere modulata con uno dei metodi di modulazione noti nell’arte, in modo da associare un codice distintivo al rigeneratore 202 a cui il telecomando 201 è accoppiato. Questo codice distintivo del rigeneratore 202 può essere mantenuto riconoscibile nell’onda elettromagnetica riflessa dal telecomando 201, in modo che il rigeneratore 202 possa distinguere le riflessioni dei propri segnali da altri segnali. Inoltre il ricevitore di comandi 207 può discriminare la provenienza dei segnali di comando inserendo, nei segnali di comando emessi dal telecomando 201, appropriati codici che identifichino il telecomando 201. Con questi accorgimenti si riduce la probabilità di prendere per comandi eventuali segnali provenienti da fonti estranee.

In particolare, l’inserimento nei segnali di comando trasmessi dal telecomando 201 di un codice identificativo del telecomando 201 stesso consente di associare uno o più telecomandi 201 al rigeneratore 202, evitando che il rigeneratore 202 inoltri all’apparato da comandare 217, attraverso il collegamento 214, comandi provenienti da apparati non autorizzati ad impartirli e consentendo ad esso di dirimere eventuali conflitti fra comandi provenienti da telecomandi autorizzati. Il modo di inserire codici di identificazione e di associare ed autorizzare apparati a comunicazioni è una pratica comune nel campo delle comunicazioni elettriche nota nell’arte.

Come si usa comunemente nella pratica, il rigeneratore 202 comprende un oscillatore locale 210, noto nell’arte, dal quale sia il ricevitore di comandi 207, sia i mezzi di irradiazione di energia 211, derivano un riferimento di frequenza radio necessario per il loro corretto funzionamento.

È evidente che lo schema del rigeneratore 202 fin qui illustrato rappresenta solo un esempio di realizzazione e che l’esperto del ramo può immaginare altri modi di realizzare le funzionalità sopra esposte, senza discostarsi dall’idea inventiva della presente invenzione. In particolare, come si vedrà in seguito, si può fare in modo che il ricevitore di comandi 207 e i mezzi di irradiazione di energia 211 condividano una stessa antenna.

Principalmente, il metodo di trasmissione di comandi secondo la presente invenzione comprende i passi di:

- determinare, tramite i mezzi di elaborazione 314, se il telecomando 201 possiede energia sufficiente per emettere un segnale di comando;

- se il telecomando 201 non possiede energia sufficiente per emettere un segnale di comando, inviare, tramite il trasmettitore di attivazione 320, il segnale di attivazione al dispositivo rigeneratore di comandi 202;

- attivare, tramite il segnale di attivazione, i mezzi di irradiazione di energia 211 del dispositivo rigeneratore di comandi 202;

- irradiare, tramite i mezzi di irradiazione di energia 211, onde elettromagnetiche con un primo valore di potenza Pc, il quale permette al telecomando 201 di ricavare l’energia necessaria per emettere un segnale di comando.

Con riferimento alla Fig. 4, è illustrato un esempio di logica di funzionamento del dispositivo di comando 201 in accordo con la presente invenzione. Più in dettaglio, la Fig. 4 mostra una procedura di trasmissione di comandi secondo l’invenzione, con cui il telecomando 201 invia i comandi al rigeneratore 202; dopo l’inizio al passo 401 il procedimento prevede le seguenti fasi:

- fase di attesa 402, in cui si attende un’istanza d’invio di un comando, proveniente dall’insieme di elementi predisposti per il recepimento e la produzione dei comandi, ossia dall’originatore dei comandi 307;

- prima fase di determinazione 403, in cui si determina se al telecomando 201 perviene costantemente almeno un’onda elettromagnetica da cui ricavare energia: se una tale onda elettromagnetica non è ricevuta, si continua con una prima fase di valutazione 408, altrimenti si continua con una seconda fase di valutazione 404;

- prima fase di valutazione 408, in cui si valuta la quantità di energia disponibile per l’emissione di un segnale di attivazione di tutti i circuiti del rigeneratore 202;

- seconda fase di determinazione 409, in cui, in base al risultato della prima fase di valutazione 408, si determina se si dispone di energia sufficiente per emettere tale segnale di attivazione: se l’energia non è sufficiente, si torna alla fase di attesa 402, altrimenti si procede con una fase di attivazione 410;

- fase di attivazione 410, in cui, tramite il trasmettitore di attivazione 320, si emette un segnale di attivazione di tutti i circuiti del rigeneratore 202;

- fase di ritardo 411, in cui si interpone un ritardo, prima di passare alla fase successiva, per dar tempo ai circuiti, eventualmente in attivazione, di raggiungere una condizione di regime; tipicamente i circuiti per i quali può essere opportuno concedere un po’ di tempo per raggiungere la condizione di regime sono tutti quelli del rigeneratore 202, eccetto quelli del ricevitore di attivazione 213. Inoltre, dopo il raggiungimento dello stato di regime dei mezzi di irradiazione di energia 211, potrebbe essere necessario un breve periodo di assestamento dei mezzi di raccolta di energia 312 e di alcuni sensori del telecomando 201;

- seconda fase di valutazione 404, in cui si valuta la quantità di energia disponibile per produrre un segnale di comando e per trasmetterlo all’apparato rigeneratore 202;

- terza fase di determinazione 405, in cui, in base al risultato della seconda fase di valutazione 404, si determina se si dispone di energia sufficiente per produrre un segnale di comando e per trasmetterlo al rigeneratore 202: se l’energia non è sufficiente, si torna alla fase di attesa 402, altrimenti si procede con la fase di raccolta dei dati dai sensori 406;

- fase di raccolta dei dati dei sensori 406, in relazione con l’istanza di invio del comando che ha determinato l’uscita dalla fase di attesa 402; si ipotizza che la raccolta dei dati forniti dai sensori (ad esempio, quelli di un accelerometro) non possa essere fatta sempre in concomitanza con la fase 402 quando al telecomando 201 non perviene costantemente energia elettromagnetica, e perciò l’energia disponibile potrebbe essere insufficiente per il funzionamento dei sensori. L’energia necessaria per i sensori è invece sempre disponibile dopo l’esito positivo della terza fase di determinazione 405;

- fase di produzione di un comando 407, in cui si confeziona il segnale di comando da trasmettere;

- fase di trasmissione 412, in cui si trasmette il segnale di comando al rigeneratore 202 mediante il trasmettitore di comandi 309; successivamente si ritorna alla fase di attesa 402.

Per uscire dalla fase di attesa 402 il telecomando 201 deve disporre di un’energia minima. Questa può essere fornita dai mezzi di raccolta di energia 312, dall’accumulatore di energia 317, e dal generatore di energia 318. Disponendo di quest’ultimo, che può attivarsi in concomitanza con l’azionamento di un pulsante che istanzia un comando, l’uscita dalla fase di attesa 402 può avvenire in ogni condizione.

Alla prima fase di determinazione 403 può risultare che l’onda elettromagnetica emessa dai mezzi di irradiazione di energia 211 non sia ricevuta costantemente dal telecomando 201 per due motivi:

a) i mezzi di irradiazione di energia 211 sono spenti o in stato di riposo;

b) il telecomando 201 è fuori dalla portata di trasmissione.

Nel primo caso la spia 215 indica lo stato di riposo in cui tutti i circuiti del rigeneratore 202 sono disattivi, e, in particolare, lo stato in cui i mezzi di irradiazione di energia 211 non sono attivi. L’utilizzatore, o utente, del telecomando 201 può tenere conto dell’indicazione di tale spia 215 e agire di conseguenza: se la spia 215 indica che i mezzi di irradiazione di energia 211 non sono attivi, l’utilizzatore istanzia il segnale di attivazione dei mezzi di irradiazione di energia 211, altrimenti cerca di assumere una posizione più favorevole alla ricezione delle onde elettromagnetiche emesse costantemente o periodicamente dai mezzi di irradiazione di energia 211. Generalmente tali mezzi di irradiazione di energia 211 sono già accesi e in stato attivo quando l’apparato da comandare 217 è in uno stato di pieno funzionamento, in cui esso può ricevere ed eseguire un qualsiasi comando (accensione e spegnimento, cambio di canale, regolazione del volume, eccetera) impartibili dall’utente per mezzo del telecomando 201. Ogni qual volta l’apparato da comandare 217 è messo dall’utente in condizione di ricevere comandi dal telecomando 201 (passaggio da spento, cioè assenza di alimentazione elettrica, in stand-by o in accensione piena) i mezzi di irradiazione di energia 211 si portano nello stato attivo ed emettono onde elettromagnetiche. Ciò assicura che un eventuale telecomando alla portata dei mezzi di irradiazione di energia 211, con o senza riserve di energia locali, possa acquisire in tempo reale, ovvero dopo un transitorio inavvertibile dall’utente, l’energia necessaria a funzionare e ad emettere comandi. Il rigeneratore 202 può essere integrato in un dispositivo comandato, in modo da assumere lo stato attivo quando il telecomando 201 deve essere in grado di emettere comandi a tale dispositivo.

Alla seconda fase di determinazione 409, se con la richiesta di attivazione si produce contestualmente energia mediante il generatore di energia 318 e si utilizza l’eventuale energia accumulata nell’accumulatore di energia 317, è probabile che vi sia energia sufficiente per trasmettere un comando di attivazione. Tuttavia, è prevista anche l’eventualità che l’energia non sia sufficiente e che l’utilizzatore debba reiterare la sua istanza. La necessità di reiterazione è indicata dalla spia 215 che, in assenza della ricezione di un segnale di attivazione, permane nell’indicazione di inattività dei mezzi di irradiazione di energia 211.

Dopo l’eventuale invio del segnale di attivazione ed il ritardo applicato nella fase 411, si passa alla seconda fase di valutazione 404 in cui si valuta se il telecomando 201 possiede energia sufficiente per inviare il segnale di comando impostato. Si noti che se il segnale di attivazione non è trasmesso per carenza di energia (risultato negativo della seconda fase di determinazione 409), non si tenta neppure la produzione e la trasmissione del segnale di comando, perché queste operazioni richiederebbero una energia maggiore di quella necessaria per la trasmissione del segnale di attivazione.

Nel caso in cui, alla prima fase di determinazione 403, il telecomando 201 è fuori dalla portata dei mezzi di irradiazione di energia 211, l’utilizzatore non è informato esplicitamente della circostanza, né il telecomando 201 può distinguerla dal caso precedente. L’utilizzatore può dedurla dal fallimento dei suoi tentativi di far pervenire comandi all’apparecchiatura destinataria, e potrebbe dedurla dalla combinazione dell’indicazione della spia 215 con un’indicazione di “assenza di segnale”, che il telecomando 201 potrebbe dare tramite un proprio indicatore (non rappresentato nelle figure).

Inoltre, se è presente energia sufficiente nell’accumulatore di energia 317, il segnale di comando impostato potrebbe essere nondimeno trasmesso anche con un’onda elettromagnetica insufficiente per i mezzi di raccolta di energia 312, perché la portata di trasmissione del canale costituito dal trasmettitore di comando 309 e dal ricevitore di comandi 207 è in generale maggiore della portata con cui i mezzi di irradiazione di energia 211 possono far pervenire energia sufficiente ai mezzi di raccolta di energia 312.

Questa osservazione evidenzia l’utilità di avere una riserva di energia nell’accumulatore di energia 317, con cui poter trasmettere un comando anche in situazioni in cui l’onda elettromagnetica che il telecomando 201 riceve dal rigeneratore 202 ha una potenza insufficiente per i mezzi di raccolta di energia 312, ma basta per riflettere verso il rigeneratore 202 un’onda elettromagnetica di potenza sufficiente per permettere al ricevitore 207 del rigeneratore di comandi 202 di decodificare il contenuto informativo che essa reca. In questo caso, per i segnali di comando, si ottiene vantaggiosamente una portata di trasmissione maggiore di quella che si ha quando l’alimentazione dei circuiti del telecomando 201 può essere fornita solo in tempo reale dai mezzi di raccolta di energia 312.

Con riferimento alla Fig. 5, è illustrato un ulteriore esempio di sistema 10 in accordo con la presente invenzione; più in dettaglio è mostrata una variante del rigeneratore 202.

In tale variante, il rigeneratore 202 non comprende più l’antenna di irradiazione 209, ma comprende il dispositivo 516 che consente di utilizzare un’unica antenna per captare i segnali da convogliare al ricevitore 207 e per emettere i segnali prodotti dall’irradiatore di energia 211. Come l’esperto della tecnica sa, il dispositivo 516 può essere realizzato mediante filtri e circolatori, che possono separare e disaccoppiare i due tipi di segnali. Il vantaggio di utilizzare una sola antenna per entrambe le funzioni è evidente.

Una seconda variante dell’invenzione consiste nel rendere la portata del trasmettitore di attivazione 320 dipendente dalla quantità di energia immagazzinata nell’accumulatore di energia 317 o, più in generale, dalla quantità di energia per esso disponibile. Per esempio, il trasmettitore di attivazione 320 può utilizzare una potenza di trasmissione minima finché l’energia per esso disponibile non supera una predeterminata soglia, mentre può utilizzare potenze di trasmissione maggiori se l’energia disponibile è maggiore. Questo accorgimento consente di aumentare vantaggiosamente la portata di trasmissione entro la quale si può attivare la piena funzionalità del sistema 10, in particolare del rigeneratore 202.

Una terza variante prevede di trasmettere segnali di comando tramite il trasmettitore di attivazione 320 quando l’energia immagazzinata nell’accumulatore di energia 317 è maggiore di un valore limite predeterminato. In questo caso il ricevitore 213 riconosce i codici dei segnali di comando e, come il ricevitore 207, provvede alla decodifica dei comandi ed al loro inoltro agli apparati di destinazione.

Questa possibilità permette vantaggiosamente di trasmettere segnali di comando senza dover prima attivare i mezzi di irradiazione di energia 211, e alla ricezione di un segnale di comando tramite il ricevitore di attivazione 213, è possibile prevedere che si attivino tutti i circuiti del rigeneratore 202, come se fosse stato ricevuto anche un segnale di attivazione. Inoltre, in combinazione con l’eventuale aumento di portata del trasmettitore di attivazione 320 offerto dalla seconda variante precedentemente descritta, la portata per la trasmissione dei comandi mediante il trasmettitore di attivazione 320 potrebbe essere vantaggiosamente maggiore di quella che si avrebbe trasmettendo i comandi tramite il trasmettitore di comandi 309.

Una seconda forma di realizzazione dell’invenzione consente di ridurre di molto i requisiti del generatore di energia 318 o perfino di fare a meno di esso. In questa forma di realizzazione si suppone infatti di non disattivare completamente i mezzi di irradiazione di energia 211 come nello stato di riposo della precedente forma di realizzazione, ma di depotenziarli, facendo loro emettere onde elettromagnetiche solo in intervalli di tempo con una prima durata Tapreferibilmente brevi, che si ripetono con un periodo ciclico Tc. Il rapporto Ta/Tcdeve essere sufficientemente piccolo da mantenere i consumi del rigeneratore 202 entro limiti compatibili con specifiche di basso consumo e sufficientemente grande da consentire un accumulo di energia, eventualmente nell’arco di più intervalli con periodo ciclico Tc, sufficiente all’emissione di un segnale di attivazione entro un tempo accettabile. In questo modo di funzionamento la potenza delle onde elettromagnetiche irradiate è pari ad un secondo valore di potenza Pa, minore di detto primo valore Pcsecondo, teoricamente, la formula:

<T>

P<a>�P<c>� a

T c

Il periodo ciclico Tcdeve essere maggiore del tempo richiesto per emettere un segnale di attivazione (si ritiene ragionevole escludere la possibilità di suddividere il segnale di attivazione fra più emissioni) e minore del massimo tempo di attesa accettabile, che può intercorrere fra l’istanziamento di un comando e l’emissione del rispettivo segnale di comando. I valori della prima durata Tae del periodo ciclico Tcsono dunque il risultato di un compromesso che l’esperto della tecnica è in grado di determinare.

D’altra parte, durante gli intervalli di tempo di durata Ta, l’emissione delle onde elettromagnetiche avviene con una potenza uguale, o una poco diversa, da quella del normale funzionamento in condizioni di piena attivazione dell’irradiatore 211, perciò in tali intervalli, dalle emissioni del rigeneratore 202, i mezzi di raccolta di energia 312 possono raccogliere energia che il modulo di gestione dell’energia 315 può immagazzinare nell’accumulatore di energia 317.

Questo stato depotenziato dei mezzi di irradiazione di energia 211 può essere segnalato dalla spia 215 mediante un suo lampeggiamento, o con l’accensione di un appropriato colore, o in altro modo.

Il funzionamento del sistema 10 e del telecomando 201 in questa seconda forma di realizzazione della presente invenzione è simile a quello della prima forma di realizzazione, con le seguenti precisazioni e assunzioni:

- quando l’utilizzatore intende usare il telecomando 201 e la spia 215 indica che i mezzi di irradiazione di energia 211 sono nello stato depotenziato, egli imposta l’istanza di invio di un segnale di attivazione al fine di attivare completamente i mezzi di irradiazione di energia 211;

- si assume che, in tale circostanza, l’energia raccolta dall’onda elettromagnetica depotenziata, eventualmente sommata a quella generata dal generatore di energia 318, se presente, sia sufficiente per far uscire dalla fase di attesa 402 il processo di trasmissione illustrato in Fig. 4; se tale energia non fosse sufficiente, dalla fase 409 (Fig. 4), a cui si perviene dalla fase di determinazione 403, come detto sotto, si tornerebbe reiteratamente alla fase 402, finché l’accumulo di energia ricavata dall’onda elettromagnetica depotenziata risulti sufficiente;

- durante la prima fase di determinazione 403 si determina ancora se il telecomando 201 riceve regolarmente un’onda elettromagnetica da cui ricavare energia, ma si intende che la ricezione non è costante, e quindi si passa alla fase 408 e poi alla fase 409, se l’onda elettromagnetica è ricevuta ad impulsi che si ripetono con periodo circa pari al periodo ciclico Tc. Questa determinazione può essere fatta con un semplice filtro noto nell’arte, distinguendo un livello di potenza medio da quello di picco dell’onda elettromagnetica;

- la prima durata Tadell’intervallo di tempo degli impulsi generati dai mezzi di irradiazione di energia 211 e il periodo ciclico Tcsono dimensionati tenendo conto dell’energia necessaria per emettere un segnale di attivazione tramite il trasmettitore di attivazione 320, del periodo di tempo che la trasmissione del segnale di comando richiede e, come già detto, dei limiti entro cui occorre mantenere l’assorbimento di potenza dei mezzi di irradiazione di energia 211 e del massimo tempo di attesa accettabile, che può intercorrere fra l’istanziamento di un comando e l’emissione del rispettivo segnale.

Con queste precisazioni il procedimento rappresentato in Fig. 4 si applica anche alla seconda forma di realizzazione dell’invenzione.

In questa seconda forma di realizzazione, la ricezione dei segnali di attivazione prodotti dal trasmettitore di attivazione 320 può vantaggiosamente sfruttare la cadenza con cui i mezzi di irradiazione di energia 211 emettono gli impulsi di onde elettromagnetiche quando si trovano nello stato depotenziato. Se infatti la trasmissione dei segnali di attivazione prodotti dal trasmettitore di attivazione 320 è sincronizzata con gli impulsi delle onde elettromagnetiche che il telecomando 201 riceve dal rigeneratore 202, si può confinare la ricerca e la ricezione dei segnali di attivazione del trasmettitore di attivazione 320 entro una breve finestra periodica di tempo comprendente gli intervalli di tempo in cui tali segnali di attivazione sono attesi. Ad esempio, iniziando la trasmissione di un segnale di attivazione, generato dal trasmettitore di attivazione 320, alla fine di un impulso di un’onda elettromagnetica emessa dai mezzi di irradiazione di energia 211, ossia alla fine di un intervallo di tempo con prima durata Ta, in ricezione si può confinare la ricerca e la ricezione del segnale di attivazione entro un intervallo di tempo che incomincia alla fine dell’intervallo con prima durata Tae dura per un tempo pari a quello che la trasmissione di tale segnale di attivazione richiede. Il ricevitore di attivazione 213 può perciò essere attivato solamente in tale finestra temporale, riducendo i suoi consumi di energia e facilitando la ricerca dei segnali di attivazione da identificare e decodificare, soprattutto in presenza di interferenze. In generale, l’emissione dei segnali di attivazione, e l’apertura periodica della corrispondente finestra di osservazione in cui rilevarne la presenza, possono essere prestabiliti in qualunque istante all’interno del periodo ciclico Tc, come l’esperto della tecnica sa.

Considerando poi che per il dimensionamento delle durate degli impulsi delle onde elettromagnetiche generate dai mezzi di irradiazione di energia 211, conta soprattutto il rapporto Ta/Tc, si può distinguere un certo numero di esemplari diversi del rigeneratore 202, impostando in essi valori diversi del periodo ciclico Tc, senza alterare il rapporto Ta/Tcottimale.

Una variante di questa seconda forma di realizzazione consiste nell’inserire comunque nel telecomando 201 la possibilità di generare energia mediante il generatore di energia 318, considerando che piccole quantità di energia si possono ricavare in vari modi, come insegna la citata domanda di brevetto US 2011/007035 A1. Un tipico esempio in essa illustrato sono i pulsanti che producono energia quando si premono per impostare dati o comandi. L’uso di un tale generatore di energia 318 può vantaggiosamente aumentare la portata del trasmettitore di attivazione 320 e ridurre i tempi di emissione dei suoi segnali, come si è detto sopra.

A riguardo della tecnica di trasmissione utilizzabile dal secondo sottosistema ausiliario di attivazione 204, esistono diverse varianti come nel caso della prima forma di realizzazione dell’invenzione (luce infrarossa, onde acustiche, sistemi radio di tipo Bluetooth, ZigBee, WiFi, o sistemi espressamente progettati per questa particolare applicazione). Considerando in questa seconda forma di realizzazione dell’invenzione la presenza di un’onda elettromagnetica emessa dal rigeneratore 202 anche nelle circostanze in cui occorre trasmettere un segnale di attivazione, benché in forma impulsiva, si aggiunge la possibilità di utilizzare anche tecniche di trasmissione simili a quelle RFID, cioè una tecnica simile a quella utilizzata per la trasmissione dei segnali di comando da parte del trasmettitore di comandi 309. In questo caso il trasmettitore di comandi 309 e il trasmettitore di attivazione 320 possono vantaggiosamente condividere l’antenna (unica antenna principale 205) ed eventualmente anche il modulatore che modula l’impedenza del carico a cui l’antenna è collegata, come spiegato a riguardo della prima forma di realizzazione dell’invenzione. Il segnale modulante proprio del trasmettitore di attivazione 320 sarebbe di una forma molto semplice nota nell’arte (pochi bit), essendo molto semplice l’informazione che esso deve recare.

Relativamente al modo in cui l’utilizzatore può impostare, mediante pulsanti e sensori, i comandi da trasmettere al rigeneratore 202, esso può far parte dell’arte nota. In particolare, nell’arte nota sono reperibili molti esempi di metodi basati su movimenti e gesti, anche sofisticati, utilizzati per giochi elettronici. Tuttavia, nel seguito sono illustrati alcuni accorgimenti da considerare per una particolare applicazione della presente invenzione.

Come ipotesi di riferimento si assuma che il telecomando 201 abbia la forma di un anello indossabile ad un dito di una mano, e che i comandi siano definiti essenzialmente mediante gesti fatti con tale mano. Un vincolo importante è la minimizzazione dei consumi di energia perché, in rapporto alla portata di trasmissione che si intende ottenere, dai consumi di energia dipende la dimensione dell’antenna, che deve intercettare l’onda elettromagnetica da cui si raccoglie l’energia, e quindi le dimensioni fisiche del telecomando 201. Una soluzione di base che può essere applicata è l’uso di un accelerometro a tre assi, che fornisce le tre componenti spaziali di accelerazione dipendenti dagli spostamenti che il telecomando 201 compie nello spazio. Integrando le componenti di accelerazione si ottengono le rispettive componenti di velocità ed integrando le componenti di velocità si ottengono le rispettive componenti di spostamento. Con questi parametri l’esperto del ramo sa come definire i vari comandi in base al movimento del telecomando 201 (il movimento della mano su cui si trova). L’uso di un accelerometro appare particolarmente adatto per la presente invenzione perché vi sono modelli di accelerometri che consumano pochi micro-watt ed hanno sensibilità e risoluzione adeguate per rivelare i gesti di una mano.

Con queste ipotesi, il telecomando 201 a forma di anello, con prestazioni adeguate all’uso in ambienti domestici, appare fattibile in fogge del tipo di quella mostrata in Fig. 1. Preferibilmente, l’antenna principale 205, a cui sono collegati i mezzi di raccolta di energia 312, occupa poco meno dell’area della superficie esposta frontalmente dell’anello. Riducendo i consumi di energia, o la portata di trasmissione, si possono ridurre le dimensioni di tale superficie.

Per rendere l’interpretazione dei movimenti indipendenti dalla particolare posizione e orientazione del telecomando 201 rispetto alla posizione del rigeneratore 202, prima dell’inizio di un gesto da interpretare come comando si definisce la posizione e l’orientazione del telecomando 201 stesso. Ciò può essere ottenuto tramite un pulsante, che l’utilizzatore preme prima di iniziare il gesto. Questa azione su un pulsante è anche necessaria per indicare quando l’utilizzatore intende utilizzare un gesto come comando ed evitare che comuni gesti che si fanno nella vita quotidiana siano interpretati come comandi.

Per evitare l’emissione di comandi fasulli occorre anche definire la fine del gesto da interpretare come comando. L’indicazione della fine potrebbe essere determinata automaticamente, stabilendo un intervallo di tempo entro cui considerare il gesto come comando, o definendo un movimento con cui si termina ogni comando, oppure azionando ancora un pulsante. Una possibilità, che sembra particolarmente pratica, può essere quella di tenere premuto il pulsante che si aziona per indicare l’inizio del gesto di comando fino alla fine del gesto stesso.

L’azionamento di un pulsante contestualmente ad ogni gesto di comando sembra in ogni caso vantaggioso. Poiché, come è stato detto, esistono pulsanti che ad ogni azionamento possono produrre energia elettrica, si può comunque prevedere un generatore di energia all’interno del telecomando 201, come il generatore 318 illustrato in Fig. 3, in grado di convertire in energia elettrica l’energia meccanica prodotta da tale azionamento.

Il telecomando 201 descritto nella presente invenzione consente dunque di indirizzare comandi a varie apparecchiature, con gesti di una sola mano, senza la necessità di verificare preventivamente se vi sia bisogno di sostituire o ricaricare batterie.

Il sistema 10 descritto consente vantaggiosamente di porre il rigeneratore 202, che riceve i segnali di comando dal telecomando 201, in uno stato di basso consumo e di poterlo poi riattivare mediante il telecomando 201 stesso.

In virtù delle diverse forme di realizzazione e varianti a cui si presta, la presente invenzione può essere dimensionata con varie prestazioni e adattata a varie esigenze.

Il metodo secondo l’invenzione può essere implementato tramite un prodotto informatico caricabile in una memoria di detto dispositivo di comando 201 e/o in detto dispositivo rigeneratore di comandi 202 e comprendente porzioni di codice software atte ad implementare il metodo stesso.

Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

Un primo vantaggio del dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo, è quello di comandare un apparecchio senza che un utente si preoccupi dell’esaurimento della fonte di energia del dispositivo di comando stesso.

Un secondo vantaggio del dispositivo di comando, sistema e metodo secondo l’invenzione, è quello di evitare l’uso di batterie tradizionali, in genere contenenti metalli pesanti inquinanti.

Un terzo vantaggio del dispositivo di comando, sistema e metodo secondo l’invenzione, è quello che essi abbiano carattere ecosostenibile.

Numerose sono le varianti possibili al dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo secondo la presente invenzione, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell’idea inventiva, così come è chiaro che, nella sua realizzazione pratica, le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con elementi tecnicamente equivalenti.

Dunque è facilmente comprensibile che la presente invenzione non è limitata ad un dispositivo di comando senza fili a raccolta di energia e relativi sistema e metodo secondo quanto è descritto nella presente invenzione, ma è passibile di varie modificazioni, perfezionamenti, sostituzioni di parti ed elementi equivalenti senza allontanarsi dall’idea dell’invenzione, così come è precisato meglio nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (26)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di comando (201) senza fili atto a cooperare con un dispositivo rigeneratore di comandi (202), detto dispositivo di comando (201) comprendendo: - un trasmettitore di comandi (309) atto ad emettere un segnale di comando ricevibile da detto dispositivo rigeneratore di comandi (202); - un trasmettitore di attivazione (320) atto ad inviare un segnale di attivazione di detto dispositivo rigeneratore di comandi (202); - mezzi di raccolta di energia (312) predisposti per raccogliere energia da onde elettromagnetiche captate da un’antenna principale (205) ad essi collegata; - mezzi di elaborazione (314) configurati per determinare se detto dispositivo di comando (201) dispone di energia sufficiente per emettere detto segnale di comando; detto segnale di attivazione essendo atto ad attivare mezzi di irradiazione di energia (211) presenti in detto dispositivo rigeneratore di comandi (202), detti mezzi di irradiazione di energia (211) essendo atti ad irradiare dette onde elettromagnetiche con un primo valore di potenza (Pc) in grado di alimentare detto dispositivo di comando (201) al fine di emettere detto segnale di comando.
2. 2. Dispositivo di comando (201) secondo la rivendicazione 1, in cui detto trasmettitore di comandi (309) utilizza detta energia raccolta da detti mezzi di raccolta di energia (312).
3. 3. Dispositivo di comando (201) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto dispositivo di comando (201) comprende un accumulatore di energia (317) configurato per accumulare detta energia da dette onde elettromagnetiche.
4. 4. Dispositivo di comando (201) secondo la rivendicazione 3, in cui detto accumulatore di energia (317) comprende una prima sezione (c) ed una seconda sezione (a), detta prima sezione (c) essendo atta ad accumulare energia per la trasmissione di detti segnali di comando, detta seconda sezione (a) essendo atta ad accumulare energia per la trasmissione di detti segnali di attivazione.
5. 5. Dispositivo di comando (201) secondo la rivendicazione 4, in cui detta prima sezione (c) ha una capacità maggiore di detta seconda sezione (a).
6. 6. Dispositivo di comando (201) secondo una o più delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui detta seconda sezione (a) ha priorità di ricarica rispetto a detta prima sezione (c).
7. 7. Dispositivo di comando (201) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto trasmettitore di attivazione (320) ha priorità di uso dell’energia immagazzinata in detto accumulatore di energia (317).
8. 8. Dispositivo di comando (201) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di comando (201) comprende un modulo di gestione dell’energia (315) atto ad ottimizzare accumulo ed uso di detta energia.
9. 9. Dispositivo di comando (201) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto segnale di comando è una riflessione di dette onde elettromagnetiche irradiate da detti mezzi di irradiazione di energia (211), ottenuta variando un’impedenza di detto dispositivo di comando (201).
10. 10. Dispositivo di comando (201) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di comando (201) comprende un generatore di energia (318) atto a fornire energia per detto segnale di attivazione.
11. 11. Dispositivo di comando (201) secondo la rivendicazione 10, in cui detto generatore di energia (318) è di tipo piezoelettrico.
12. 12. Dispositivo di comando (201) secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detto generatore di energia (318) contribuisce all’accumulo di energia.
13. 13. Dispositivo di comando (201) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di comando (201) è un dispositivo indossabile, in particolare un anello.
14. 14. Sistema (10) per la trasmissione di comandi, detto sistema (10) comprendendo un dispositivo di comando (201) senza fili secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, e un dispositivo rigeneratore di comandi (202) comprendente mezzi di irradiazione di energia (211) atti ad irradiare onde elettromagnetiche con almeno un primo valore di potenza (Pc) in seguito alla ricezione di un segnale di attivazione emesso da detto dispositivo di comando (201), dette onde elettromagnetiche essendo in grado di alimentare detto dispositivo di comando (201) al fine di emettere un segnale di comando.
15. 15. Sistema (10) per la trasmissione di comandi secondo la rivendicazione 14, in cui detti mezzi di irradiazione di energia (211), in assenza di detto segnale di attivazione, sono spenti, ovvero in uno stato di riposo.
16. 16. Sistema (10) per la trasmissione di comandi secondo la rivendicazione 14, in cui detti mezzi di irradiazione di energia (211), in assenza di detto segnale di attivazione, sono in uno stato depotenziato in cui emettono onde elettromagnetiche solo in intervalli di tempo con una prima durata (Ta) che si ripetono con un periodo ciclico (Tc).
17. 17. Sistema (10) per la trasmissione di comandi secondo la rivendicazione 16, in cui la potenza media di dette onde elettromagnetiche corrisponde a un secondo valore di potenza (Pa) minore di detto primo valore di potenza (Pc), detto secondo valore di potenza (Pa) essendo sufficiente per fornire energia a detto dispositivo di comando (201) per emettere detto segnale di attivazione.
18. 18. Sistema (10) per la trasmissione di comandi secondo la rivendicazione 16 o 17, in cui detto dispositivo di comando (201) emette detto segnale di attivazione in sincronia con detto periodo ciclico di durata (Tc).
19. 19. Sistema (10) per la trasmissione di comandi secondo una o più delle rivendicazioni da 14 a 18, in cui detto dispositivo rigeneratore di comandi (202) comprende mezzi di segnalamento (215) atti a segnalare uno proprio stato di funzionamento.
20. 20. Metodo per la trasmissione di comandi, detto metodo comprendendo i passi di: - determinare, tramite mezzi di elaborazione (314), se un dispositivo di comando (201) possiede energia sufficiente per permettergli di emettere un segnale di comando; - inviare, tramite un trasmettitore di attivazione (320), un segnale di attivazione ad un dispositivo rigeneratore di comandi (202) se detto dispositivo di comando (201) non riceve energia sufficiente per permettergli di emettere detto segnale di comando; - attivare, tramite detto segnale di attivazione, mezzi di irradiazione di energia (211) presenti in detto dispositivo rigeneratore di comandi (202); - irradiare, tramite detti mezzi di irradiazione di energia (211), dette onde elettromagnetiche con almeno un primo valore di potenza (Pc) in grado di alimentare detto dispositivo di comando (201) al fine di emettere detto segnale di comando.
21. 21. Metodo secondo la rivendicazione 20, in cui detto metodo comprende il passo di raccogliere, tramite mezzi di raccolta di energia (312) di detto dispositivo di comando (201), energia da dette onde elettromagnetiche captate da un’antenna principale (205) ad esso collegata.
22. 22. Metodo secondo la rivendicazione 20 o 21, in cui detto metodo comprende i passi di: - attendere un’istanza d’invio di un comando, proveniente da un originatore di comandi (307) di detto dispositivo di comando (201); - determinare, tramite detto dispositivo di comando (201), se ad esso perviene almeno un’onda elettromagnetica; - valutare, tramite detto dispositivo di comando (201), se la quantità di energia disponibile in detto dispositivo di comando (201) è sufficiente per l’emissione di detto segnale di attivazione da parte di detto dispositivo di comando (201); - valutare, tramite detto dispositivo di comando (201), se la quantità di energia disponibile in detto dispositivo di comando (201) è sufficiente per l’emissione di detto segnale di comando da parte di detto dispositivo di comando (201).
23. 23. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 20 a 22, in cui detto metodo comprende il passo di: - raccogliere dati da detto originatore di comandi (307), in particolare da sensori e pulsanti; - produrre detto segnale di comando; - trasmettere detto segnale di comando a detto dispositivo rigeneratore di comandi (202) mediante un trasmettitore di comandi (309) di detto dispositivo di comandi (201).
24. 24. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 20 a 23, in cui detto metodo prevede di trasmettere detti segnali di comando tramite detto trasmettitore di attivazione (320) quando l’energia disponibile in detto dispositivo di comando (201), ovvero immagazzinata in un accumulatore di energia (317), è maggiore di un valore limite predeterminato.
25. 25. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 20 a 24, in cui la portata di trasmissione di detto trasmettitore di attivazione (320) dipende dalla quantità di energia disponibile immagazzinata in detto accumulatore di energia (317).
26. 26. Prodotto informatico caricabile in una memoria di detto dispositivo di comando (201) e/o in detto dispositivo rigeneratore di comandi (202) e comprendente porzioni di codice software atte ad implementare il metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 20 a 25.