TW201335743A - 無線感測系統 - Google Patents

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TW201335743A TW101105296A TW101105296A TW201335743A TW 201335743 A TW201335743 A TW 201335743A TW 101105296 A TW101105296 A TW 101105296A TW 101105296 A TW101105296 A TW 101105296A TW 201335743 A TW201335743 A TW 201335743A
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Pai-Hsiang Chou
An-Ping Wang
Guo-Huei Chang
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Nat Univ Tsing Hua
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Abstract

本發明提供了一種無線感測系統，包含一感測裝置、一傳輸裝置、以及一微處理裝置。感測裝置感測系統所在環境之一物理量或一化學量並產生一感測訊號；傳輸裝置耦接至感測裝置，透過一射頻訊號與一外部網路進行資料傳輸；以及微處理裝置，依據感測訊號或射頻訊號以產生相對應的運作；其中，當系統之初始化後，微處理裝置與傳輸裝置係處於一睡眠狀態，當感測訊號大於一臨限值時，感測裝置係喚醒微處理裝置與傳輸裝置。

Description

無線感測系統
本發明係關於一種無線感測系統，特別是關於一種可節省電力與整合傳輸介面之無線感測系統。
無線感測系統所使用的範疇可包括環境監測、軍事用途、醫療監控、工業監控、儀表控制、商業大樓自動化控制、家庭日常生活監控、以及消費性電子商品…等，故無線感測系統具有龐大的商機。
若無線感測系統所假設之位置是處於危險地區，例如：火山地區、以及核電廠內部…等，若無線感測系統過於耗電時，無線感測系統之電池則很快被消耗殆盡，則需要靠人力自行更換無線感測系統之電池故容易造成使用者不便，也使更換人員曝露在高危險的環境當中。
本發明之目的之一，是在提供一種無線感測系統，可節省電力。
本發明之目的之一，是在提供一種無線感測系統，具有整合傳輸介面的特性。
本發明一實施例提供一種無線感測系統，包含一感測裝置、一傳輸裝置、以及一微處理裝置。感測裝置感測系統所在環境之一物理量或一化學量並產生一感測訊號；傳輸裝置耦接至微處理裝置，透過一射頻訊號與一外部網路進行資料傳輸；以及微處理裝置，依據感測訊號或射頻訊號以產生相對應的運作；其中，當系統之初始化後，微處理裝置與傳輸裝置於係處於一睡眠狀態，當感測訊號大於一臨限值時，感測裝置係喚醒微處理裝置與傳輸裝置。
本發明一實施例提供一種無線感測系統之運作方法，包含下列步驟：初始化系統；設定一三軸加速感測裝置或一類比數位轉換裝置之一臨限值；設定三軸加速感測裝置或一光感測裝置之一參數；以及使該系統於進入一睡眠狀態；其中，三軸加速感測裝置感測X軸、Y軸以及Z軸之其中之一加速度值，或該光感測裝置所測得之環境光線之一亮度值是否大於該臨限值，當該加速度值或亮度值大於該臨限值則喚醒系統，並傳輸一射頻訊號使系統做相對應調整。
請參考第1圖，第1圖顯示本發明無線感測系統之一實施例示意圖，無線感測系統100包含包含一感測裝置101、一傳輸裝置102、以及一微處理裝置103。微處理裝置103分別耦接感測裝置101與傳輸裝置102。
感測裝置101用以感測無線感測系統100所在環境之一物理量或化學量，並針對所在環境產生一感測訊號S；感測裝置101將感測訊號S傳輸至微處理裝置103，且傳輸裝置102耦接至微處理裝置103接收感測訊號S，傳輸裝置102透過一射頻訊號RF與一外部網路進行資料傳輸。在一實施例中，無線感測系統100透過射頻訊號RF傳輸感測訊號S。
無線感測系統100依據感測訊號S與射頻訊號RF，使微處理裝置103依據感測訊號S與射頻訊號RF做相對應地運作。
在此請注意，無線感測系統100於開機初始化的過程中，係微處理裝置103對感測裝置101設定一臨限值。當無線感測系統100初始化後，微處理裝置103與傳輸裝置102係處於一睡眠狀態中。當其感測裝置101所感測環境之物理量或化學量超過臨限值之數值時，則由感測裝置101喚醒微處理裝置103與傳輸裝置102，並由微處理裝置103傳輸感測訊號S至傳輸裝置102，使傳輸裝置102透過射頻訊號RF傳輸感測訊號S。在一實施例中，其感測訊號S可包含感測裝置101所感測環境之物理量或化學量。
請參考第2A圖，第2A圖顯示本發明無線感測系統之一實施例示意圖，在本實施例中，無線感測系統200a之感測裝置201可由一三軸加速感測裝置201a所實現，且感測訊號S係為一加速度值。在一實施例中，三軸加速感測裝置201a係利用單位時間內的位移量以計算出對應之X軸、Y軸、以及Z軸之加速度值。例如：使用者揮動裝有無線感測系統200a的物體，此時無線感測系統200a受到一外力施力，並在單位時間產生位移量時，此時三軸加速感測裝置201a就可感測並計算出對應之X軸、Y軸、以及Z軸之加速度值。在本實施例中，三軸加速感測裝置201a主要用於偵測人體運動或環境搖動所產生之加速度值。
請注意，無線感測系統200a於開機初始化的過程中，微處理裝置203對三軸加速感測裝置201a設定一臨限值。在一實施例中，微處理裝置203可針對三軸加速感測裝置201a之X軸、Y軸、以及Z軸設定不同或相同之臨限值。
當無線感測系統200a初始化後，微處理裝置203與傳輸裝置202係處於一睡眠狀態中。此時，若三軸加速感測裝置201a感測到X軸、Y軸、以及Z軸其中之一之加速度值大於預設之臨限值時，則三軸加速感測裝置201a可喚醒微處理裝置203與傳輸裝置202，使微處理裝置203與傳輸裝置202做相對應的調整。
在一實施例中，由微處理裝置203傳輸X軸、Y軸、以及Z軸之加速度值至傳輸裝置202，使傳輸裝置202透過射頻訊號RF傳輸加速度值，且三軸加速感測裝置201a係透過一傳輸介面傳輸所感測之加速度值。在本實施例中，傳輸介面為序列周邊介面(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)20所實現。
另外，在本實施例中，微處理裝置203對三軸加速感測裝置201a設定臨限值時，亦同時設定三軸加速感測裝置201a之一參數，其參數可為三軸加速感測裝置201a之精準率或取樣率。
除此之外，微處理裝置203更包含一類比數位轉換裝置204，且感測裝置201更包含一光感測裝置201b光感測裝置201b係用來測量環境光線或紅外線光等數據。
光感測裝置201b耦接至類比數位轉換裝置204，且光感測裝置201b用來感測光線，並將感測訊號S利用電壓或電流形式之類比訊號AS傳輸至類比數位轉換裝置204，再由類比數位轉換裝置204轉換成數位訊號DS至微處理裝置203。換言之，當無線感測系統200a初始化後，類比數位轉換裝置204與光感測裝置201b係處於一喚醒狀態，由光感測裝置201b感測環境光線並將類比訊號AS傳輸至類比數位轉換裝置204，再由類比數位轉換裝置204轉換成數位訊號DS，若其環境光線之亮度超過其臨限值，亦即經轉換後之數位訊號DS超過類比數位轉換裝置204中所設定的臨限值則類比數位轉換裝置204將數位訊號DS傳送至微處理裝置203，使微處理裝置203與傳輸裝置202由睡眠狀態中被喚醒並進行相對應的運作。
舉例而言，當無線感測系統200a佈建於無線網路系統中時，由於無線感測系統200a所佈設的環境因素，無線感測系統200a並不一定會有搖晃的狀況發生，如此一來三軸加速感測裝置201a無法感測出X軸、Y軸、以及Z軸之加速度值。故，可藉由光感測裝置201對環境光的偵測並傳輸至類比數位轉換裝置來進行臨限值比對，可達到與三軸加速感測裝置201a相同的喚醒無線感測系統200a之功能。
又，微處理裝置203將感測訊號S透過通用型之輸入輸出介面21(General Purpose I/O,GPIO)傳輸至一發光二極體單元22，使發光二極體單元22產生相對應的閃爍動作。故，使用者可透過其閃爍動作了解其環境狀況。
請注意，無線感測系統200a更包含一喚醒按鈕B，一使用者可透過壓按喚醒按鈕B直接喚醒微處理裝置203與傳輸裝置202。
在本實施例中，無線感測系統200a包含一擴充介面205，微處理單元203可透過擴充介面205與外接模組206進行資料傳輸。其中，擴充介面205可分別透過一I Squared C介面23、或一序列周邊介面20、或一通用非同步收發傳輸介面(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART) 24，與外接模組206進行資料傳輸。
請同時參考第2B圖，第2B圖顯示本發明無線感測系統一實施例示意圖。無線感測系統200b與200a差異在於外接模組206更包含定位模組206a、攝影模組206b、聲音辨識模組206c、以及通用串列匯流排轉換模組206d。在本實施例中，定位模組206a、攝影模組206b、以及聲音辨識模組206c係透過序列周邊介面20進行資料傳輸，通用串列匯流排轉換模組206d則透過通用非同步收發傳輸介面24進行資料傳輸。
其中，定位模組206a可將無線感測系統200b目前地點座標資訊透過傳輸裝置202傳輸至外部網路；攝影模組206b可用來拍照並透過傳輸裝置202傳輸影像資訊；聲音辨識模組206c可以預設範為內的聲音，在一實施例中，若聲音音量大於預設的臨限值，則可透過聲音喚醒微處理裝置203與傳輸裝置202做相對應的調整。
另外，本實施例中通用串列匯流排轉換模組206d係以將無線感測系統200b上的資料，將通用非同步收發傳輸介面(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART) 24轉換成通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB介面，如此一來，無線感測系統200b可直接利用USB傳輸線傳輸資料至外部網路。在一實施例中，通用串列匯流排轉換模組206d可利用CP210x晶片組所實現。
故，無線感測系統200b可透過擴充介面205擴充各種不同功能的模組，使無線感測系統200b的功能更加齊全。
請參考第3圖，第3圖顯示本發明無線感測系統之一實施例運作方法流程圖。其運作方法包含下列步驟：
步驟S301：開始。
步驟S302：初始化系統。
步驟S303：設定三軸加速感測裝置或類比數位轉換裝置之一臨限值。
步驟S304：設定三軸加速感測裝置或光感測裝置之一參數。
步驟S305：使系統於進入一睡眠狀態。
步驟S306：判斷三軸加速感測裝置之X軸、Y軸以及Z軸其中之一加速度值是否大於該臨限值，或光感測裝置所測得之環境光線之亮度值是否大於臨限值；若是，跳至步驟S307；若否，跳至步驟S305。
步驟S307：喚醒系統，並傳輸一射頻訊號使系統做相對應調整。
步驟S308：結束。
其中，該參數為三軸加速感測裝置或光感測裝置之精準率或取樣率。
綜上所述，本發明之無線感測系統可透過三軸加速感測裝置偵測X軸、Y軸以及Z軸其中之一加速度值，或透過光感測裝置所測得之環境光線之亮度，利用判斷加速度值或其亮度是否大於該臨限值，以決定是否喚醒系統進行資料傳輸。若三軸加速感測裝置偵測X軸、Y軸以及Z軸其中之一加速度值或光感測裝置所測得之亮度不大於臨限值，則無線感測系統可處於睡眠狀態中，以節省電力的損耗。
以上雖以實施例說明本發明，但並不因此限定本發明之範圍，只要不脫離本發明之要旨，該行業者可進行各種變形或變更。
100、200a．．．無線感測系統
101、201．．．感測裝置
201a．．．三軸加速感測裝置
201b．．．光感測裝置
102、202．．．傳輸裝置
103、203．．．微處理裝置
204．．．類比數位轉換裝置
205．．．擴充介面
206．．．外接模組
206a．．．定位模組
206b．．．攝影模組
206c．．．聲音辨識模組
206d．．．通用串列匯流排轉換模組
20．．．序列周邊介面
21．．．通用型之輸入輸出介面
22．．．發光二極體單元
23．．．I Squared C介面
24．．．通用非同步收發傳輸介面
B．．．喚醒按鈕
S301~S308．．．步驟
第1圖顯示本發明無線感測系統之一實施例示意圖。
第2A圖顯示本發明無線感測系統之一實施例示意圖。
第2B圖顯示本發明無線感測系統之一實施例示意圖。
第3圖顯示本發明無線感測系統之一實施例運作方法流程圖。
200a．．．無線感測系統
201．．．感測裝置
201a．．．三軸加速感測裝置
201b．．．光感測裝置
202．．．傳輸裝置
203．．．微處理裝置
204．．．類比數位轉換裝置
205．．．擴充介面
206．．．外接模組
20．．．序列周邊介面
21．．．通用型之輸入輸出介面
22．．．發光二極體單元
23．．．I Squared C介面
24．．．通用非同步收發傳輸介面
B．．．喚醒按鈕

Claims (10)

  1. 一種無線感測系統，包含：一感測裝置，感測該系統所在環境之一物理量或一化學量並產生一感測訊號；一傳輸裝置，耦接至該感測裝置，透過一射頻訊號與一外部網路進行資料傳輸；以及一微處理裝置，依據該感測訊號或該射頻訊號以產生相對應的運作；其中，當該系統之初始化後，該微處理裝置與該傳輸裝置於係處於一睡眠狀態，當該感測訊號大於一臨限值時，則該感測裝置喚醒該微處理裝置與該傳輸裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測裝置為一三軸加速感測裝置，該感測訊號為該感測裝置之X軸、Y軸、以及Z軸其中之一加速度值，並透過一傳輸介面傳輸該加速度值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該微處理裝置更包含一類比數位轉換裝置，且該感測裝置更包含一光感測裝置，且感測訊號為一類比訊號；當該系統之初始化後，該類比數位轉換裝置係處於一喚醒狀態。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中，該光感測裝置感測該系統所在之一環境光線，並將該類比訊號傳輸至該類比數位轉換裝置，再由該類比數位轉換裝置轉換成一數位訊號，若該環境光線的光線亮度超過該類比數位轉換裝置中所設定的該臨限值，則該類比數位轉換裝置喚醒該微處理裝置與該傳輸裝置進行相對應的運作。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該微處理裝置將該感測訊號透過通用型之輸入輸出介面傳輸至一發光二極體單元，使該發光二極體單元產生相對應的閃爍動作。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中，該系統更包含一喚醒按鈕，一使用者可透過壓按該喚醒按鈕以喚醒該微處理裝置與該傳輸裝置。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中，該系統更包含一擴充介面，該處理單元可透過該擴充介面與一外接模組進行資料傳輸。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中，該擴充介面可透過一I Squared C介面、或一序列周邊介面、或一通用非同步收發傳輸介面與該外接模組進行資料傳輸；以及該傳輸介面為該序列周邊介面。
  9. 一種無線感測系統之運作方法，包含：初始化該系統；設定一三軸加速感測裝置或一類比數位轉換裝置之一臨限值；設定該三軸加速感測裝置或一光感測裝置之一參數；該系統進入一睡眠狀態；以及判斷該三軸加速感測裝置X軸、Y軸以及Z軸其中之一加速度值是否大於該臨限值，或該光感測裝置所測得之環境光線之一亮度值是否大於該臨限值，當該加速度值或該亮度大於該臨限值則喚醒該系統，並傳輸一射頻訊號使該系統做相對應調整。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，該參數為該三軸加速感測裝置或該光感測裝置之精準率或取樣率。
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