TW484116B - Time constrained sensor date retrieval system and method - Google Patents

Description

484116 五、發明說明（υ 發明範0壽 本發明大致有關於從感測器擷取資料的系統及方法，且 本發明尤其有關於從感測器選擇性或限時擷取資料的系統 及方法。 相關專利申請案說明 本專利申請案享有美國臨時專利申請案60/1 61，94 6，名 稱資料擷取設計，申請日1 9 9 9 / 1 0 / 2 8的優先權。 發明背景 大致感測器使用在許多種不同系統及用於許多種不同目 的，以提供一已知參數的目前狀態或值的指示，因此有多 種不同的感測器用以感測不同種類的參數，例如感測器可 以感測溫度，壓力，力量，電壓或電流，聲音大小，溼 度，位置或移動。 在一動態應用中，使用感測器以檢測多重狀態裝置的狀 態，或是用以提供可量化值的讀數，例如在汽車警告系統 中，駕駛的門的感測器具有2個狀態：開啟及關閉，可以 將對應的駕駛的門的感測器設計成檢測門是否打開或是關 閉，及提供信號給警告系統以便於門打開且警告系統動作 時發出警告。在另一情況下，溫度感測器可讀取裝置或是 流體的溫度，及提供信號給類比或是數位顯示器以顯示溫 度值。 感測器也可以是回饋（或閉路）系統的一部分，其中感測 器提供的指示可作為系統輸入，該系統可提供一對應，例 如在汽車冷卻系統中，若感測器讀取的溫度大於極大門

A:\PTA-20K2). ptd 第5頁 484116 五、發明說明（2) 檻，則感測器輸出一參數值以表示溫度（即參數）以使控制 器開始啟動冷卻風扇，風扇會一直動作直到感測器輸出的 溫度參數值給控制器，而該溫度參數值小於門檻值。 在此一系統中，感測器是大型電腦控制系統的一部分， 其中感測器的輸出作為至少電腦控制系統中的至少一控制 器，此一輸入值會產生對應的控制器輸出，令系統中其他 元件回應，此外與其他元件類似的，可以由控制器輸出驅 動感測器，例如由控制邏輯（作為一組工作的一部分）而周 期性檢查至少一感測器，該工作必須在一定時間内執行。 惟通常要在極小時框（如幾分之一秒）中檢查複數個感測 器，因此很難甚至不可能繼續且可靠的得到要感測的各參 數的正確感測器參數值，這種依靠不正確的大約參數值會 產生系統錯誤或是失效。 發明總結 本發明是從複數個感測器中限時擷取感測器資料之系統 及方法，一組感測器與一裝置連接，其具有各種可變參數 要在一已知時框之間距中感測，各感測器可設計成感測一 參數，因此具有其本身位址，感測一參數需要感測器得到 且提供一對應參數值，其可以執行以回應感測器監控系統 發出之請求，當間距較短時，很難得到及提供各裝置的各 參數的參數值，尤其是若要在間距中執行其他工作。 若在這些參數中有一些參數（及其參數值）在間距中較 短，即參數值具有較慢的變化率，則感測器監控系統根據 本發明即選擇性在至少一間距僅從感測器之子集請求參數

A:\PTA-201(2).ptd 第6頁 484116 五、發明說明（3) 值，惟較佳的，在時框中至少得到一次各參數之參數值。 在此一情況下，目前之參數集合包括各參數最近得到之參 數值，而且與得到各參數之間距無關。此目前之參數集合 可供一應用（或是主機）使用，且在多數情況下包括現在感 測的裝置。 感測器監控系統包括一感測器管理員其包括從各感測器 請求參數值（即資料）之邏輯，此邏輯可以是硬體，軟體或 韌體或是其中之某種合併，且可以依裝置的數目及種類以 及要感測的對應參數而改變。包括複數個間距之時框定義 為應用系統必須得到間距之參數值，這些需求之時序，及 符合該等需求之實體或是系統限制。選擇性的，在各間距 中感測至少一部分參數，依此，可以將感測器管理員視為 提供感測器的排程及管理功能以得到參數值。亦即感測器 管理員可以向感測器發出令其在一定間距送回參數值之請 求，在一些情況下，可以將感測器管理員設計成可以實施 邏輯在一處理迴路中送回參數值，以便由應用（主）系統通 知感測器監控系統。 例如一應用系統在幾秒分之一之間距要求各裝置之各參 數值，惟實際上在這種嚴格限時下得到所有要感測之參數 及參數值是不可行的，結果，感測器管理員會限時地從感 測器中迅速地擷取參數值。若這些參數的子集不能或不可 能在間距中大幅改變，即可實施控制邏輯以便在各間距中 選擇性地不得到整個子集的參數值，例如若有3 0個裝置而 各有相同的3個要感測之參數，但是僅有其中之一具有比

A：\PTA-201(2).ptd 第7頁 484116 五、發明說明（4) 間距慢的變化率，則以可將感測器管理員設計成在各間距 中僅得到這些較慢改變參數值中一部分的參數值，惟較佳 的，每一較慢參數會在各時框中至少感測一次。 最後應用系統在各間距中要求一個完全的參數值集合， 在此一情況下感測器監控系統提供目前的參數值集合，其 包括各參數的最近感測參數，即使部分參數值已在先前間 距中得到，因此僅從先前間距中得到較慢變化參數的參數 值，所以目前參數值集合的所有參數值在可接受範圍中是 正確的，這種方法可用在所有的裝置及其參數是相同的情 況，或是要感測多種裝置其具有不同種類參數。在任一情 況下本發明可以在數個間距中感測較慢變化的參數值。 此外感測器監控系統包括的邏輯可預測某些參數是否不 會在每一間距或時框中被感測，這種預測可根據過去參數 值資料，其中感測器監控系統可設計成儲存這種過去資 料，而且這種預測可根據各種系統參數或事件之間的關 係，例如在汽車中，當汽車行駛時可以在每1 0 0 m s間距中 感測電池的電壓，但是當汽車不在行駛時則可以每秒感測 電池的電壓，即在電池的變化率比正常操作慢的情況下。 附圖簡單說明 配合附圖及以下的詳細說明即可即可更明了本發明的上 述及其他目的，各特徵以及本發明本身，其中： 圖1是系統的方塊圖以根據本發明而實施從複數個感測器 限時擷取感測器資料的系統及方法； 圖2是圖1部分系統的詳細方塊圖；

A:\PTA-201(2).ptd 第8頁 484116 五、發明說明（5) 圖3的方塊圖說明圖1感測器中使用的上層一般定址設計； 圖4是說明間距的表，其中根據圖1系統中使用的控制邏輯 而感測3 0個裝置中的每一個的溫度參數； 圖5是說明間距的表其中感測目前的參數值集合以對應圖4 的表；及 圖6是根據本發明的另一系統實例，其實施的系統及方法 可以從複數個不同種感測器且具有不同參數中限時擷取感 測器資料。 圖中相同的參考數字表示相同的元件。 較佳實施例詳細說明 本發明是從複數個感測器中限時擷取感測器資料之系統 及方法，一組感測器與一裝置連接，其具有各種可變參數 要在一已知時框之間距中感測，各感測器可設計成感測單 一參數，參數之感測需要得到及提供一對應參數值，其可 以執行以回應感測器監控系統發出之請求，當間距較短 時，很難得到及提供各裝置的各參數的參數值，尤其是若 要在間距中執行其他工作。 若在這些參數中有一些參數（及其參數值）在間距中較 短，即參數值具有較慢的變化率，則感測器監控系統根據 本發明即選擇性在至少一間距僅從感測器之子集請求參數 值，惟較佳的，在時框中至少得到一次各參數之參數值。 在此一情況下，目前之參數集合包括各參數最近得到之參 數值，而且與得到各參數之間距無關。此目前之參數集合 可供一應用（或是主機）使用，且在多數情況下包括現在感

A:\PTA-20K2). ptd 第9頁 484116 五、發明說明（6) 測的裝置。 圖1顯示可實施本發明的系統配置1 0 0，圖中包括包含1 到N個裝置的集合，如裝置丨，1 0 3，1 0 5，1 0 7及1 0 9。各 裝置具有多種可以感測的參數，在較佳實例中，各裝置接 到一組對應感測器，其可以得到與各裝置參數相關的參數 值，亦即，將一組感測器丨〇 2設計成感測裝置1 1 〇 1的參數 僅二，一組感測器丨0 4設計成感測裝置2 1 0 3的參數值等。.感 測器1 02，1〇4，1 〇6，1 08及11 0接到感測器監控系統1 50， 其從感測器收到的輸出信號中導出參數值，且接著令該等 參數值可以供其他裝置（如應用系統丨40 )用，熟於此技術 者可了解的是在其他實施例中感測器可以位於感測器監控 系統1 5 0中，尤其是電氣裝置其具有導線以連接感測器與 裝置。 〃 在較佳實施例中，感測器管理員1 2 〇大致控制選擇性的 啟動感測器以提供參數值，由感測器管理員丨2 〇向感測器 發出請求傳送資料（即參數值）而達成該選擇性啟動，或是 藉由選擇性讀取一感測器其繼續感測參數值而達成。在任 一情況下當感測器（如感測器1 〇 2 )在傳送路徑11 2 (即導 線’路徑或匯流棑）上提供一值信號給感測器監控系統丨5〇 時，即提供參數值。感測器監控系統1 5 〇從值信號導出來 數值且儲存各參數值在記憶體（以資料廉1 ] 〇乒+、由 可包括時脈(或計時器M60以設定4二表的不二集 合’其中感測裔製造數1 2 0在大約各間距選擇性的請求至 少部分感測器的參數值，時脈160可以用各種習用方法來

A:\PTA-20K2). ptd 第10頁 484116 五、發明說明（7) 設置，例如可以由應用系統丨40提供時脈，在感測器監控 糸統1 5 0中’或是二者的外部。若是由應用系統1 4 〇提供， 則在匯流排1 2 2上提供一時脈信號給感測器監控系統丨5 〇。 在圖2的實施例裝置1到n是3 〇個串聯的電池裝置，各具 有充電參數及溫度係的狀態’匯流排丨1 2是標準電子I 2C匯 流排’而匯流排1 22是儲存現can匯流排，二者都是習用。 I2C匯流排最好根據Phi 1 lips半導體公司公布的1 9 9 5/〇4的 規則’例如電池I置可以是汽車應用中使用的1 0 · 8 V電 池，雖然它不必一定是該相同裝置或是各裝置中感測到的 相同參數’充電參數狀態包括電壓v參數及電流I參數（如 圖所示），這些參數的變化率表示一對應電池的充電狀-態，當該率（或斜率）接近〇時，電池即充電完成，當多數 的裝置及蒼數’如具有3個參數的3 〇個電池，它很難感測 短間距（如一秒以内）中的各參數值，時常由應用系統14〇 的處理迴路表示該間距，例如在圖中的實施例，電池系統 需要在1 0 0宅秒（m S )間距（或處理迴路）中9 〇 (即3 〇 χ 3 )個電 池參數值。 的圖2中為了利於各參數值的獨立請求及讀取，各電池 的各茶數具有其本身的位址，亦即在圖3中，裝置1 1 〇 }， VI具有位址1，Π具有位址}，T1具有位址3，至於裝置2 102，V2具有位址4，12具有位址5而T2具有位址6等。 在圖中的貫施例，應用系統14〇期望或是要求每丨〇〇ms各 裝置的V，I及T參數值，因為電壓及電流參數值能快速的在 10 0丨丨is間距中改變，較佳的可以在每1〇〇ms間距中感測這些

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第11頁 484116 五、發明說明（8) 參數，在圖中所示的系統，可以快速的（即在1 〇 〇 m S間距） ;于到3 0個電池的所有電壓及電流參數的參數值，雖然它需 要5 0iiis計算所有的I，因而有足夠時間決定各τ，溫度參數 值不能快速的得到，所以極難在單一 1 〇 〇 m s間距中得到及 提供30個溫度參數值，以及所有3〇個電壓參數及所有3〇個 電流茶數。 感測器管理貝1 2 0包括控制邏輯，其藉由在每一 1 〇 〇 πι s間 距中選擇性的得到及提供3 0個電池的溫度參數值的子集的 參數值以利用溫度參數值的較慢改變率。亦即在每丨〇 〇 m s 間距讀取各電池的V及I時，T是根據以下演譯法而讀取， 其中步驟1到6於各時框中達成，而步驟2到6是在各間距中 達成，其中100ms間距於步驟5當n>30時結束： 步 驟1 η = 7，其中η表 示感測 的 裝 置 步 驟2 讀取Τ ( η )，其 中 Τ(η) 是 裝 置η的溫度參數 步 驟3 η = η + 7 步 驟4 若η>3 0貝丨J 步 驟5 η二η-30 步 驟6 回到步驟2。 在圖4的表4 0 0中，在7個1 0 0 m s間距中讀取各溫度來數一 次以產生7 0 0 m s的時框，其中間距4與第四次通過步驟5有 關，如表4 0 0中的I 4所示。該了解的是在圖的系統中，電 池溫度一般在數秒中是穩定的，所以比上述圖中所示較少 的讀取電池溫度的參數值，因而延伸時框（如數秒），其中 必須讀取所有溫度參數至少一次，惟在圖中的實施例，要

A:\PTA-20K2). ptd 第12頁 4M116 五、發明說明（9) 儘可能的感測溫度參數。 如上所述在圖1中的實施例，應用系統1 4 0在每1 〇 〇 m s中 期望或是f求各電池的ν，ι及τ的參數值，即使在各1〇〇ms 1 ·巨+中未σ賣取各溫度係。在較佳實施例中，感測器管理員 120藉由儲存各參數值的更新版本作為目前的參數值集合、 而使應=系統逑惑，因為在各間距中未感測所有的參數， ，以目如的麥數值集合包括先前間距的參數值，圖5的表5 顯=使用上述的沿著及圖4的表4〇〇，而在間距7結束時顯 不I置1到3 0的圖其目前的參數值集合，例如在裝置#】 ^ ,在間距7得到電壓及電流參數值，而在間距4得到溫度 參數值。 通常應用系統僅查詢各裝置的電壓，電流及溫度參數的 芩數值，而不知在那些間距中得到這些值。只要目前的參 數值集合中的V，I及T值大致正確即可，應用系統14〇不會 因為過去的參數值而產生錯誤。藉由在一時框中讀取各參 數值即可得到確認，該時框比該參數反向變化所需的時間 短，如該參數的變化率所示，可以用各種方式實施控制邏 輯，而在得到及提供爹數值時要考慮速度與正確度的優先 順序。 此外感測益監控系統1 5 0包括一預測邏輯以預測可以在 那些間距可感測到那些參數，例如過去資料顯示V在2個間 距中改變極少，所以可調整邏輯以感測每個奇數間距（如 間距i ’間距3等）中第二組15個電池的V，及接著感測每個 偶數間距（如間距2 ’間距4等）中第二組15個電池的v。在

484116 五、發明說明（ίο) 其他實施例中，可以將預測邏輯設計成檢測參數（或是其 他系統動力）之間的關係，亦即感測器監控系統1 5 0的預測 邏輯可決定（如根據過去資料）V及I何時會大致是常數，而 T是極缓慢的改變。接著控制邏輯可以自動調整以便當這 些其他情況是真實時，於每一其他時框感測各T，而不是— 上述每一時框感測一次。 在其他實施例中，在感測器監控系統1 5 0的控制下系統 可包括各種裝置及各參數感測器，例如圖6顯示5組不同的 感測器，各可以感測不同裝置6 0 1 ，6 0 3，6 0 5，6 0 7及6 0 9 的不同參數值，例如裝置1 6 0 1及2 6 0 3可以是各電池中感 測到具有V，I及T的不同類電池，而裝置3 6 0 5是具有感測 壓力的裝置，而裝置4 60 7是具有液體多少及溫度感測的 容器，而裝置5 6 0 9是具有感測溫度的積體電路（I C )，但 是其中I C溫度的變化率可以遠大於電池1 6 0 1及2 6 0 3及裝 置4 6 0 7中的液體。 依各裝置的這些各參數中的變化對於應用系統1 4 0的、H 響程度，感測器管理員1 2 0可設計成在一時框或是不同時 框的不同間距中感測不同參數值，熟於此技術者可了解， 實際使用的邏輯是依數個因素而定，如各參數的變化率， 門檻裝置及應用系統參數，亦即，重要的是在系統中，裝 置4的液面永遠不會低於3夸特，或是I C 5的溫度永遠不會 高於100度C ，結果在100!ns的間距(或迴路）中，在每一其 他間距感測I C溫度參數，而在每一間距感測電池1及2的V 及I ，而裝置4中的液面在（時框中僅感測一次等。

A：\PTA-201(2).ptd 第14頁 484116 五、發明說明（11) 可以在不違反本發明的精神或是基本特徵之下以其他特 定形式實施本發明，因此要將本發明視為全面性的說明而 不是一種限制’本發明的範圍是由後附申請專利範圍界 定，而不是上述說明，而且包括與申請專利範圍具有相同 涵意及同等範圍的各種變化。

A：\.PTA-201(2).ptd 第15頁

Claims (1)

1. 484116 六、申請專利範圍 1. 一種限時感測器資料擷取系統，包括ία : — 組裝置 ，各 裝置具 有至少 一可變 參數； β : —組感測器與各裝置連接且配置成感測與各該參數相 關之參數值，及配置成產生各該參數值之值信號表示；及 c : 一監控系統與該組感測器連接，且配置成接收該值信 號及從其t導出及儲存該參數值，該監控系統包括： 1) 一感測器管理員配置成在一時框中之複數個間距之至少 一者，從該感測器中請求S個該參數值，至少部分請求之 產生係對應參數值之變化率函數；及 2 ) —儲存裝置配置成儲存一組目前參數值，其中該組目前 參數值包括各參數之最近請求之參數值。 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該感測器管理員配 置成在各時框中請求各參數之參數值至少一次。 3. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該監控系統包括： 3 ) —預測器，配置成決定是否要在該第一裝置參數中之間 距感測至少一第一裝置。 4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該間距係一周期時 脈之周期函數。 5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該間距約為1 0 0毫秒 間距而該時框係約為1秒或更少。 6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該裝置包括複數個 串聯電池，各電池具有參數其包括： 1 )充電參數狀態；及 2 ) —溫度參數。

   A:\PTA-20K2). ptd 第16頁 484116 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項之糸統，其中該充電參數狀悲包 括一電壓參數及一電流參數。 8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中在至少一該裝置 中，一對應緩慢變化參數值在複數個間距中大致未改變， 而該感測器管理員配置成在各間距不請求該緩慢變化參數 值，但是在該缓慢變化參數值大致改變之前選擇性請求該 緩慢變化參數值。 9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該感測器管理員配 置成應該在該參數值之至少一子集之那些間距決定請求。 1 〇.如申請專利範圍第9項之系統，其中該決定係該參數值 子集之參數值變化率之預測函數。 1 1.如申請專利範圍第9項之系統，其中該預測係過去參數 值資料之函數。 1 2.如申請專利範圍第9項之系統，其中該監控系統配置成 決定該時框及該間距是否係該變化率之函數。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之系統，其中該組裝置包括具有 至少部分不同參數之不同裝置。 1 4.如申請專利範圍第1項之系統，其中各感測器在系統中 具有一位址。 1 5. —種限時感測器資料擷取系統，包括： A : —組電池，各電池具有至少一可變參數，包括：一溫 度參數，一電壓參數，及一電流參數； B : —組感測器與各裝置連接且配置成感測與各該參數相 關之參數值，及配置成產生各該參數值之值信號表示；及

   A:\PTA-20K2 ). ptd 第17頁 484116 六、申請專利範圍 c : 一監控系統與該組感測器連接，且配置成接收該值信 號及從其中導出及儲存該參數值，該監控系統包括： 1 ) 一感測器管理員配置成在一時框中之複數個間距之至少 一者，從該感測器中請求S個該參數值，至少部分請求之 產生係對應參數值之變化率函數；及 2 ) —儲存裝置配置成儲存一組目前參數值，其中該組目前 參數值包括各參數之最近請求之參數值， 其中該溫度參數之變化率使得一對應溫度參數值在至少一 間距中大致未改變，而該感測器管理員在該時框之至少一 間距中不請求更新該溫度參數值。 1 6. —種在包括一組裝置之系統中限時感測器資料擷取之 方法，各裝置具有至少一可變參數，與一組感測器連接， 其中該感測器與一監控系統連接，該系統配置成儲存及請 求對應該參數之參數值，該方法包括： A :決定包括複數個間距之時框； B :決定各參數值之變化率； C :在至少一該間距請求該感測器之參數值，至少部分請 求之產生係該參數值之變化率函數；及 D :用該請求參數值更新一組儲存之目前參數值，其中該 組目前參數值包括各參數之最近儲存之參數值。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中分項C中之該請 求包括在各時框中請求各參數之參數值至少一次。 1 8.如申請專利範圍第1 6項之方法，更包括 E :輸出該組目前參數值至一應用系統。

   A:\PTA-20K2). ptd 第18頁 484116 六、申請專利範圍 1 9.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該間距係一周期 時脈之周期函數。 2 0.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該間距約為1 0 0毫 秒間距而該時框係約為1秒或更少。 2 1.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該裝置包括複數 個串聯電池，各電池具有參數其包括： 1 )充電參數狀態；及 2) —溫度參數。 2 2.如申請專利範圍第2 1項之方法，其中該溫度參數之變 化率使得一對應溫度參數值在至少一間距中大致未改變， 而該感測器管理員在該時框之至少一間距中不請求更新該 溫度參數值。 2 3.如申請專利範圍第2 1項之方法，其中該充電參數狀態 包括一電壓參數及一電流參數。 2 4.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該監控系統配置 成在分項B中達成該變化率決定之至少一子集。 2 5.如申請專利範圍第1 4項之方法，其中分項B包括預測 該變化率之至少一子集，而其中該決定係該預測之函數。 2 6.如申請專利範圍第2 5項之方法，其中預測之達成係過 去參數值資料之函數。 2 7.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中在分項A該監控 系統配置成達成該時框及該間距之判定。

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