專利名稱：通用rf無線傳感器接口的制作方法
通用RF無線傳感器接口
本發明總體涉及多種傳感器，所述傳感器用于產生射頻("RF") 無線網絡操作所必需的傳感器檢測信息。本發明尤其涉及多種傳感器 到RF無線網絡的通用接口。
傳感器(例如光傳感器和占位傳感器(occupancy sensors))在 照明控制系統中得到廣泛應用，以優化系統的光輸出和能量消耗。一 種在照明控制系統中實現傳感器的傳統方式是將傳感器輸出與控制電 燈通斷開關的繼電器相關聯。例如，如果占位傳感器檢測到房間內沒 有占有者，則其輸出傳感器控制信號以影響繼電器切斷電燈。
如果照明控制系統是R F無線照明控制系統，則傳感器輸出將會被 作為RF信號發出。這樣，傳感器需要RF通信接口。給傳感器添加RF 通信接口的通常方式是為該個別的傳感器類型設計專用的電路模塊。 該方法的缺點是，當多種傳感器要與照明控制系統RF對接時，需要為 每種個別的傳感器類型設計不同的電路模塊。
本發明通過提供新的且獨特的RF無線傳感器接口來克服該缺點， 該接口用于將多種傳感器對接到RF無線網絡，而無需為每一種特定類 型的傳感器設計專用的RF傳感器接口。在本發明的一種形式中，RF無 線傳感器接口采用電力變換器(power converter)、微控制器、RF 發射機/收發機和模塊化外殼。電力變換器輸入主電力(primary power 并將其轉換為DC電力，并將DC電力提供給傳感器。響應于傳感器從 電力變換器接收到DC電力，微控制器從傳感器接收傳感器檢測信息。 響應于微控制器接收到傳感器檢測信息，RF發射機/收發機執行到RF 無線網絡的傳感器檢測信息RF傳輸和/或傳感器控制信號RF傳輸。電 力變換器、微控制器和RF發射機/收發機位于模塊化外殼內，以便于 可操作地將多種傳感器耦合到RF無線傳感器接口。
通過下面結合附圖閱讀下面本發明各實施例的詳細描述，本發明 的前述形式和其它形式以及本發明的各種特征和優點將會變得更加明
5顯。詳細描述和附圖只是對本發明進行示例性說明，而不是限制本發 明，本發明的范圍由所附權利要求及其等價形式來限定。
圖1示出了根據本發明的RF無線傳感器接口框圖； 圖2示出了根據本發明的圖1中所示RF無線傳感器接口的示例性 實施例框圖3示出了根據本發明的圖2中所示RF無線傳感器接口的示例性 網絡對接。
如圖1中所示本發明的RF無線傳感器接口 20在結構上被配置為 將X個模擬傳感器12和Y個數字傳感器13形式的多種傳感器對接到 RF無線網絡ll，其中X》0, Y>0JLX+Y>1。可替換地或同時地，接 口 20可以在結構上被配置為將X個模擬傳感器12、 Y個數字傳感器13 和RF無線網絡11對接到Z個接口控制的設備14，其中Z>1。
為了本發明的目的，術語"模擬傳感器"在這里被廣泛定義為輸 出模擬形式的傳感器檢測信息的任意傳感器。
術語"數字傳感器，，在這里被廣泛定義為輸出數字形式的傳感器 檢測信息的任意傳感器。
術語"傳感器檢測信息，，在這里被廣泛定義為與傳感器的物理刺 激(例如，移動、光和熱)檢測相關的任意類型的數據。
術語"RF無線網絡，，在這里5 皮廣泛定義為實現基于RF的通信網絡 協i義的任意網絡。
術語"接口控制的設備，，在這里被廣泛定義為，當受到RF無線傳 感器接口 20基于傳感器檢測信息和/或接口控制信息的控制時，可操 作地在多個操作狀態(例如， 一個或更多激活狀態和去激活狀態)之
間切換的任意設備。
還有，術語"接口控制信息"在這里被廣泛定義為用于控制接口
控制的設備的操作狀態的任意類型的數據。
在操作中，RF無線傳感器接口 20將來自任意類型(AC或DC)類 型的主電源10的主電力P,轉換為DC電力PDe， DC電力P。e被提供給可 操作地通過硬布線耦合到接口 20的每個模擬傳感器12和可操作地通 過硬布線耦合到接口 20的每個數字傳感器13。作為對其的響應，每個 模擬傳感器12將其模擬形式的傳感器檢測信息SDI,提供給接口 20，而每個數字傳感器13將其數字形式的傳感器檢測信息SDL提供給接口 20。模擬傳感器12的例子是日光模擬傳感器，所迷傳感器在結構上被 配置為輸出范圍在0伏特(即最高可檢測光能級的感測)到10伏特(即 最低可檢測光能級的感測)之間的日光指示器形式的傳感器檢測信息。 數字傳感器13的例子是占位數字傳感器(例如，超聲波、紅外線和/ 或聲學的)，其在結構上被配置為輸出其占位指示器形式的傳感器檢 測信息，對于被占位的情況占位指示器等于邏輯高電平"1",對于空 位的情況占位指示器等于邏輯低電平"0"。
一旦從其中一個傳感器接收到傳感器檢測信息，RF無線傳感器接 口 20根據RF傳輸模式或中繼(relay)模式處理傳感器檢測信息。在 RF傳輸模式中，RF無線傳感器接口 20根據RF無線網絡11的RF通信 網絡協議處理傳感器檢測信息，由此執行傳感器檢測信息到RF無線網 絡11的傳感器檢測信息RF傳輸SDIRF，從而網絡11利用傳感器檢測信 息來控制RF無線網絡ll的操作。可替換地或同時地，RF無線傳感器 接口 20根據網絡應用進一步處理傳感器檢測信息，由此執行到RF無 線網絡11的傳感器控制信號RF傳輸SCSRF，從而RF無線網絡11響應 于傳感器控制信號，基于該傳感器檢測信息，控制RF無線網絡11的 一個或更多網絡設備的操作狀態。
在中繼模式下，RF無線傳感器接口 20根據中繼應用進一步處理傳 感器檢測信息，由此執行到一個或更多接口控制的設備14的接口控制 信號中繼ICSbl，從而該接口控制的設備14響應于接口控制信號，基于 傳感器檢測信息而在操作狀態之間切換。
一旦從RF無線網絡11接收到設備控制信息RF傳輸DCIRF， RF無 線接口 20根據中繼應用處理設備控制信息，由此執行到一個或更多接 口控制的設備14的接口控制信號中繼ICSRl，從而該接口控制的設備 14響應于接口控制信號，基于RF無線傳感器接口 20從RF無線網絡 11接收到的設備控制信息而在操作狀態之間切換。
在一個實施例中，RF無線接口 M根據中繼應用處理傳感器檢測信 息和設備控制信息，由此執行到一個或更多接口控制的設備14的接口 控制信號中繼ICS^，從而接口控制的設備14響應于接口控制信號，基 于傳感器檢測信息和設備控制信息而在操作狀態之間切換。
圖2示出了接口 20 (圖1)的示例性實施例21，所述接口用于將一個光傳感器形式的模擬傳感器12 (圖1)和一個占位傳感器形式的 數字傳感器13 (圖1)對接到RF無線照明控制網絡形式的RF無線網 絡11 (圖1 )和一個畫燈(a lamp of painting)形式的接口控制的 設備l4 (圖1)。如圖所示，電力變換器30有三條(3)電力線31 (例 如線、中性線和地線)，用于從AC電源接收AC電力(例如電力網AC 電力)，由此將AC電力轉換為DC電力。
電力變換器30進一步具有一對輸出電力線32(例如+24伏特和24 伏特回線(return)),用于將DC電力提供給占位傳感器，后者響應 于此將數字形式的傳感器檢測信息通過傳感器隔離耦合器(isolation coupler) 80提供給微控制器60，所述傳感器隔離耦合器80具有耦合 到占位傳感器的傳感器控制輸入線81和耦合到微控制器60的傳感器 控制輸出線82。
電力變換器30進一步具有一對輸出電力線33,用于將DC電力通 過傳感器隔離耦合器70提供給光傳感器，所述傳感器隔離耦合器70 具有一對耦合到光傳感器的傳感器控制線71(例如正控制和負控制)， 光傳感器響應于此將模擬形式的傳感器檢測信息通過耦合到模數轉換 器("ADC" ) 63的一對傳感器輸出線72而提供給微控制器60的ADC63。
電力變換器30還為RF無線傳感器接口 21的其它組件供電，本領 域技術人員將會意識到這一點。
微控制器60采用應用管理器62，所述應用管理器62在結構上被
配置為按照需要根據網絡應用和中繼應用處理來自光傳感器的傳感器 檢測信息，并且處理從RF無線網絡11接收的設備控制信息。微控制 器60進一步采用網絡堆棧(stack) 61，所述網絡堆棧"在結構上被 配置為，根據與RF無線網絡11相關聯的RF通信網絡協議，處理要被 發送到網絡ll的傳感器檢測信息的任何部分和任何生成的傳感器控制 信號，并根據與RF無線網絡11相關聯的RF通信網絡協議，處理從RF 無線網絡ll接收的設備控制信息的任何部分。
根據微控制器60響應于從占位傳感器接收傳感器檢測信息而進行 的控制，RF發射機/收發機50 (即發射機或收發機)執行傳感器檢測 信息通過天線40到RF無線網絡ll的傳感器檢測信息RF傳輸SDIJ圖 1)-根據微控制器60響應于從光傳感器接收傳感器檢測信息而進行的 控制，RF發射機/收發機50進一步執行傳感器控制信號通過天線40到 無線網絡ll的傳感器控制信號RF傳輸SCS^ (圖1)。
RF發射機/收發機50進一步執行設備控制信息通過天線40從RF 無線網絡11的設備控制信號RF接收DCI^ (圖1)。
微控制器60能夠響應于從其中一個傳感器接收傳感器檢測信息和 /或從RF無線網絡11接收設備控制信息，執行通過一對中繼線64到 接口控制的設備14的接口控制信號中繼ICS"(圖1)。
電力變換器30、 RF發射機/收發機50、微控制器60、耦合器70 和耦合器80位于模塊化外殼90內，以便于可操作地將占位傳感器和 光傳感器耦合到RF無線傳感器接口 21。
為了便于進一步理解本發明，圖3示出了在房間每一側采用照明 控制的辦公空間，其中每個照明控制采用日光模擬傳感器100和占位 數字傳感器IIO，所述日光模擬傳感器IOO和占位數字傳感器110通過 RF無線傳感器接口 21而被對接到包括控制四個(4)電燈設備150的 鎮流器(ballast) 140的RF無線網絡。
在操作中，如之前講過的，每個日光模擬傳感器100由其相關聯 的RF無線傳感器接口 21供電，由此感測傳播經過相關聯窗口 no的 日光量，并將日光指示器形式的傳感器檢測信息提供到其相關聯的RF 無線傳感器接口 21。進而，RF無線傳感器接口 21執行日光指示器通 過天線40 (圖2)到其相關聯鎮流器140的傳感器檢測信息RF傳輸 SDIRF，由此鎮流器150能夠基于日光指示器控制電燈設備150的變暗 等級。
相似地，如之前講過的，每個占位數字傳感器110由其相關聯的 RF無線傳感器接口 21供電，由此感測辦公室的與進入和離開辦公室門 130的人們相關的占位水平，并將占位指示器形式的傳感器檢測信息提 供給其相關聯的RF無線傳感器接口 21。進而，RF無線傳感器接口 21 生成作為網絡應用的功能的傳感器控制信號，并執行傳感器控制信號 通過天線40到其相關聯鎮流器140的傳感器控制信號RF傳輸SCSKF， 由此鎮流器140和電燈設備150基于傳感器控制信號而被激活或被去 激活。例如，如果占位指示器表示辦公室被占用，則傳感器控制信號 將會激活鎮流器140和電燈設備150。否則，如果占位指示器表示辦公室未被占用，則傳感器控制信號將會去激活鎮流器140和電燈設備 150。
還是通過例子，盡管為了清楚的目的沒有在圖3中示出，但是其 中一個RF無線傳感器接口 21還可以通過中繼線64 (圖2 )而被連線 到接口控制的設備，比如孤立的(stand-alone)電燈，這樣，如果日 光指示器表示檢測是夜間，并且占位指示器表示辦公室被占用，則電 燈被打開；如果日光指示器表示檢測是白天和/或占位指示器表示辦公 室未被占用，則電燈被關閉。
參照圖1-3，本領域技術人員將會意識到本發明的大量優點，這些 優點包括但不限于為多種傳感器(特別是現用的傳感器)提供同時使 用與RF無線網絡RF無線通信的能力。
盡管這里所公開的本發明實施例現在被認為是優選的，然而可以 在不脫離本發明精神和范圍的情況下作出各種變化和修改。本發明的 范圍被指示在所附權利要求中，并且在等效含義和范圍內的所有改變 都試圖被包括在其中。
權利要求
1.一種RF無線傳感器接口(20)，用于將多種傳感器(12，13)對接到RF無線網絡(11)，該RF無線傳感器接口(20)包括電力變換器(30)，可操作用來將主電力(PPRM)轉換為DC電力(PDC)，并將DC電力(PDC)提供給多種傳感器(12，13)其中的至少一個；微控制器(60)，可操作用來響應于多種傳感器(12，13)的其中至少一個從電力變換器(30)接收到DC電力(PDC)，從多種傳感器(12，13)的其中至少一個接收傳感器檢測信息(SDI)；RF發射機/收發機(50)，可操作用來響應于微控制器(60)接收到傳感器檢測信息(SDI)，執行到RF無線網絡(11)的傳感器檢測信息RF傳輸(SDIRF)和傳感器控制信號RF傳輸(SCSRF)的其中至少一個；和模塊化外殼(80)，其中電力變換器(30)、微控制器(60)和RF發射機/收發機(50)位于模塊化外殼(80)內，以便于可操作地將多種傳感器(12，13)耦合到RF無線傳感器接口(20)。
2. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中微控制器 (60)進一步可操作用來響應于微控制器(60)接收到傳感器檢測信息(SDI )，執行到接口控制的設備(14 )的接口控制信號中繼(ICS^)。
3. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中微控制器 (60)進一步可操作用來響應于RF發射機/收發機(50)從RF無線網絡(11 )接收到設備控制信息RF傳輸(DCI F)，執行到接口控制的設 備(14)的接口控制信號中繼(ICSJ 。
4. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中微控制器 (60)包括網絡堆棧(61)，所述網絡堆棧(61)可操作用來便于由微控制器(60)對由RF發射機/收發機(50)根據與RF無線網絡(11) 相關聯的RF通信協議進行的到RF無線網絡(11)的傳感器檢測信息 RF傳輸(SDIRF )和傳感器控制信號RF傳輸(SCSRF)的其中至少一個進 行控制。
5. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中微控制器 (60)包括應用管理器(62)，所述應用管理器(62)可操作用來生成作為RF無線網絡(11)網絡應用的功能的傳感器控制信號和作為接 口控制的設備(11)的中繼應用的功能的接口控制信號的其中至少一個。
6. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中主電力(P剛) 是電力網AC電力。
7. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中RF無線網 絡(11)是無線照明控制網絡(90)。
8. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20),其中RF無線網 絡(11)是無線大樓自動化網絡。
9. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中多種傳感 器(12， 13)包括日光模擬傳感器(100)。
10. 根據權利要求1的RF無線傳感器接口 (20)，其中多種傳感 器U2， 13)包括占位數字傳感器(110)。
11. 一種RF無線感測系統，包括 多種傳感器(12， 13)的其中至少一個；和 RF無線傳感器接口 U0)，包括電力變換器(30)，可操作用來將主電力(P剛)轉換為DC 電力(PDC)，并將DC電力(PDC)提供給多種傳感器(l2， 13)的其中 至少一個；微控制器(60)，可操作用來響應于多種傳感器(12， 13) 的所述其中至少一個從電力變換器(30)接收到DC電力(PDC)，從多 種傳感器(12， 13)的所述其中至少一個接收傳感器檢測信息(SDI);RF發射機/收發機(50)，可操作用來響應于微控制器(60)接收到傳感器檢測信息(SDI)，執行到RF無線網絡(11)的傳感器檢測信息RF傳輸(SDI F)和傳感器控制信號RF傳輸(SCSRF)的其中 至少一個；和模塊化外殼(80)，其中電力變換器(30)、微控制器"O) 和RF發射機/收發機(50)位于模塊化外殼(80)內，以便于可操作 地將多種傳感器U2， 13)耦合到RF無線傳感器接口 (20)。
12. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中微控制器(60) 進一步可操作用來響應于微控制器(60)接收到傳感器檢測信息(SDI )， 執行到接口控制的設備(14)的接口控制信號中繼(ICSu)。
13. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中微控制器(60) 進一步可操作用來響應于RF發射機/收發機(50)接收到設備控制，執行到接口控制的設備(M)的接口控制信號中繼(ICS壯)。
14. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中微控制器(60) 包括網絡堆棧(61),所述網絡堆棧(61)可操作用來便于由微控制 器(60)對由RF發射機/收發機(50)根據與RF無線網絡(11)相關 聯的RF通信協議進行的到RF無線網絡(11 )的傳感器檢測信息RF傳 輸(SDIRF)和傳感器控制信號RF傳輸(SCSRF)的其中至少一個進行控 制。
15. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中微控制器(60) 包括應用管理器(62)，所述應用管理器(62)可操作用來生成作為 RF無線網絡(11)網絡應用的功能的傳感器控制信號和作為接口控制 的設備(ll)中繼應用的功能的接口控制信號的其中至少一個。
16. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中主電力(P剛)是 電力網AC電力。
17. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中RF無線網絡(ll) 是無線照明控制網絡(90)。
18. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中RF無線網絡(11 ) 是無線大樓自動化網絡。
19. 根據權利要求11的RF無線感測系統，其中多種傳感器(l2， 13)包括日光模擬傳感器(100)。
20. 根據權利要求1的RF無線感測系統，其中多種傳感器U2， 13)包括占位數字傳感器(110)。
全文摘要
RF無線傳感器接口(20)將多種傳感器(12，13)中的一個或多個對接到RF無線網絡(11)。接口(20)的電力變換器(30)將主電力(P<sub>PRM</sub>)轉換為要被提供給傳感器(12，13)的DC電源(P<sub>DC</sub>)。接口(20)的微控制器(60)響應于傳感器(12，13)從電力變換器(30)接收到DC電源(P<sub>DC</sub>)，從傳感器(12，13)接收傳感器檢測信息(SDI)。接口(20)的RF發射機/收發機(50)響應于微控制器(60)接收到傳感器檢測信息(SDI)，執行到RF無線網絡(11)的傳感器檢測信息RF傳輸(SDI<sub>RF</sub>)和/或傳感器控制信號RF傳輸(SCS<sub>RF</sub>)。電力變換器(30)、微控制器(60)和RF發射機/收發機(50)位于模塊化外殼(80)內。
文檔編號G08C17/02GK101310313SQ200680042836
公開日2008年11月19日 申請日期2006年11月13日 優先權日2005年11月16日
發明者A·C·布朗, K·E·克勞斯, W·L·凱思 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司