專利名稱：通過射頻采集供電的傳感器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及傳感器設(shè)備，更確切地說，涉及通過射頻(RF)采集持續(xù)供電且可以傳送數(shù)據(jù)串的傳感器設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知傳感器設(shè)備會與電力設(shè)備進行無線通信并致動電力設(shè)備。例如，無線燈開關(guān)無需在燈具與燈開關(guān)之間形成硬連線電氣連接即可控制燈具。無線燈開關(guān)通過與連接到燈具的發(fā)射器進行無線通信來開關(guān)燈具。這類傳感器設(shè)備通常由只能持續(xù)有限的一段時間的能源供電。例如，很多傳感器設(shè)備包括嵌入到傳感器設(shè)備中的發(fā)射器，發(fā)射器會將機械能轉(zhuǎn)換成電力，以從傳感器設(shè)備發(fā)射到接收器中。能源通常是由用戶接觸傳感器設(shè)備提供的，例如，由用戶的手指接觸設(shè)備來提供能源。由于這種能源只能持續(xù)有限的一段時間，因此通常沒有足夠的可用能量來為傳感器設(shè)備的其它各種功能供電，例如開/關(guān)狀態(tài)、亮度、靜噪開關(guān)和夜燈功能。其它已知的傳感器設(shè)備通過機械能源、光能源、電池能源或硬連線能源供電。在許多傳感器設(shè)備應(yīng)用中，通常很難獲得此類電源。例如，傳感器設(shè)備可能嵌在墻壁中，如需拆卸會相當費力，或者可能位于難以到達的較高位置。

發(fā)明內(nèi)容
無線系統(tǒng)的實例傳感器設(shè)備包括接收器、能量采集器和發(fā)射器。所述接收器接收信號，所述能量采集器將所述信號轉(zhuǎn)換成可用能量。所述發(fā)射器使用所述可用能量選擇性地致動負載。實例無線系統(tǒng)包括建筑結(jié)構(gòu)。發(fā)射器位于建筑結(jié)構(gòu)中。無線系統(tǒng)還包括與發(fā)射器進行通信的傳感器設(shè)備。傳感器設(shè)備由從發(fā)射器處接收到的信號持續(xù)供電。傳感器設(shè)備選擇性地致動電力設(shè)備。使用至少一個傳感器設(shè)備的無線系統(tǒng)的實例方法包括從傳感器設(shè)備外部接收的信號持續(xù)為傳感器設(shè)備供電。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將從下文的具體實施方式
中顯而易見地了解到本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點。
具體實施方式
所附的附圖簡略介紹如下


圖1以圖示方式展示建筑結(jié)構(gòu)的實例無線系統(tǒng)；圖2展示用于圖1的無線系統(tǒng)中的實例傳感器設(shè)備；圖3展示圖1的無線系統(tǒng)的一種實例實施方案；圖4展示圖3中所示無線系統(tǒng)的傳感器設(shè)備的各個其它特征；圖5展示圖1的無線系統(tǒng)的另一種實例實施方案。
具體實施例方式圖1展示建筑結(jié)構(gòu)12的無線系統(tǒng)10。所示的無線系統(tǒng)10并不局限于任何特定的建筑結(jié)構(gòu)12類型，可能包括住宅建筑、商業(yè)建筑等。無線系統(tǒng)10也不局限于任何特定類型的系統(tǒng)。無線系統(tǒng)10實施方案的非限制性實例包括照明系統(tǒng)、恒溫器、傳感器系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等。如以下非限制性實例所示，無線系統(tǒng)10可用在各種不同的方法中，通過射頻(RF)采集與負載進行通信。實例無線系統(tǒng)10包括專用源發(fā)射器14，傳感器設(shè)備16、接收器18和電力設(shè)備20。 在所示實例中，電源22選擇性地與電力設(shè)備20通信，通常以連接線21表示。接收器18在電源22與電力設(shè)備20之間形成電氣連接，通常以連接線29表示。例如，接收器18可以選擇性地將電力設(shè)備20電氣連接至電源22。為實現(xiàn)這一功能，接收器18可能包括硬件、軟件或兩者兼而有之。雖然接收器18被描述為獨立于電氣連接設(shè)備20的組件，本發(fā)明的各種特征和特點也適用于致動包括集成(即內(nèi)置)接收器的電力設(shè)備20。在一個實例中，接收器18是信號信道接收器，用于控制電力設(shè)備20的運轉(zhuǎn)。在另一個實例中，接收器18是多信道接收器，可以控制一個或一個以上額外電力設(shè)備的運轉(zhuǎn)， 例如額外電力設(shè)備23。例如，接收器18可能是產(chǎn)品編號為X2110的沃爾夫生活系統(tǒng)(Verve Living Systems)產(chǎn)品。電力設(shè)備20和23可能分別位于獨立的室(或獨立建筑)Rl和R2 中，且可能擁有不同的功能。例如，電力設(shè)備20可能是照明設(shè)備，而電力設(shè)備23可能是風(fēng)機。在部分實例中，無線系統(tǒng)10的接收器18還可能包括可以擴展無線系統(tǒng)10的操作的其它組件。例如，接收器18可能包括軟件模塊18a和/或存儲器模塊18b。軟件模塊18a 有助于分析接收器18從一個或一個以上傳感器設(shè)備16中接收的信號。在帶有若干傳感器設(shè)備16的實例中，軟件模塊18a確定收到的信號與某個特定傳感器設(shè)備16相關(guān)(例如，通過編碼信號)，并創(chuàng)建所需的輸出響應(yīng)。例如，響應(yīng)于一個傳感器設(shè)備16的信號，軟件模塊 18a可以確定應(yīng)當激活電力設(shè)備20，響應(yīng)于另一個傳感器設(shè)備16的信號，軟件模塊18a可以確定應(yīng)當激活電力設(shè)備23。因此，軟件模塊18a可讓接收器18管理多個傳感器設(shè)備16 和多個不同的電力設(shè)備輸出。專用源發(fā)射器14位于建筑結(jié)構(gòu)12中的任意位置。專用源發(fā)射器14是位于建筑結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵位置的發(fā)射器，且專門調(diào)節(jié)成某個專用頻率，用于與一個或一個以上傳感器設(shè)備16通信。例如，專用源發(fā)射器14為Powercast發(fā)射器。又例如，專用源發(fā)射器14為 Ytricity發(fā)射器。雖然僅通過一個專用源發(fā)射器14介紹實例無線系統(tǒng)10，但應(yīng)了解，可以在建筑結(jié)構(gòu)12的各處放置多個專用源發(fā)射器14。從本發(fā)明受益的所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以根據(jù)策略將專用源發(fā)射器14放置在建筑結(jié)構(gòu)12中，用于持續(xù)地為傳感器設(shè)備16供電。專用源發(fā)射器14持續(xù)地將信號24 (例如包括射頻能量的信號)傳輸?shù)絺鞲衅髟O(shè)備16中。也就是說，專用源發(fā)射器14可以傳送數(shù)據(jù)串。但是，無線系統(tǒng)10并不局限于任何特定類型的信號。傳感器設(shè)備16采集從專用源發(fā)射器14中接收的能量，并將其儲存起來用于為自己供電。如下文依據(jù)圖2進一步所述，為實現(xiàn)這一功能，傳感器設(shè)備16包括必要的硬件、軟件或兩者兼而有之。傳感器設(shè)備16使用儲存的可用能量選擇性地與接收器18進行無線通信，以控制電力設(shè)備20的功能。例如，響應(yīng)于狀態(tài)操作的變化(例如控制傳感器設(shè)備16)，傳感器設(shè)備16將信號25 (例如射頻信號)傳輸?shù)浇邮掌?8中。其它提示也可能觸發(fā)信號25從傳感器設(shè)備16傳輸?shù)浇邮掌?8中。例如，一旦接收器18從傳感器設(shè)備16接收了射頻信號， 接收器18就會致動電力設(shè)備20，例如打開燈。雖然如圖1所示，所有電力設(shè)備20和23均位于同一座建筑建構(gòu)12中，但應(yīng)了解， Rl和R2可以代表不同的建筑，電力設(shè)備20和23可以位于建筑結(jié)構(gòu)12之外，且仍可以通過射頻信號從傳感器設(shè)備16傳輸來進行致動，只要此類電力設(shè)備20和23在傳感器設(shè)備16 的射頻頻率范圍之內(nèi)即可。繼續(xù)參考圖1，圖2展示用于上文所述無線系統(tǒng)10中的實例傳感器設(shè)備16。傳感器設(shè)備16包括帶有天線32的接收器30，天線32從專用源發(fā)射器14中接收信號24。天線 32專門調(diào)節(jié)成與專用源發(fā)射器14發(fā)射的頻率匹配。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以選擇合適的天線用在傳感器設(shè)備16中，這些天線包括但不限于線天線、納米摻雜塑料天線等。傳感器設(shè)備16的電力管理設(shè)備34會管理接收器30接收的能量，儲存能量，再發(fā)射信號以為電力設(shè)備20供電。實例傳感器設(shè)備16進一步包括能量采集器36。能量采集器36包括升壓充電設(shè)備 38和能量儲存設(shè)備40。升壓充電設(shè)備38將從發(fā)射器14中接收的射頻能量轉(zhuǎn)換成可用能量。例如，升壓充電設(shè)備38提高接收的射頻能量的電壓，以便將能量轉(zhuǎn)換成可用能量。之后，可用能量儲存在能量儲存設(shè)備40中。在一個實例中，能量儲存設(shè)備40為低漏電容器。 但是，預(yù)期其它儲存設(shè)備也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。傳感器設(shè)備16隨時可以使用儲存在能量儲存設(shè)備40中的能量。例如，傳感器設(shè)備16隨時可以響應(yīng)于任意提示將信號25傳輸?shù)浇邮掌?8中。傳感器設(shè)備16由從專用源發(fā)射器14中接收的射頻能量持續(xù)供電。也就是說，通過采集位于建筑結(jié)構(gòu)12中的專用源發(fā)射器14的射頻能量來持續(xù)為傳感器設(shè)備16供電。傳感器設(shè)備16的發(fā)射器42與無線系統(tǒng)10的接收器18進行通信，以致動電力設(shè)備20。在這一方面，除了發(fā)射器42之外，傳感器設(shè)備16可能包括硬件(例如定時電路、邏輯電路、微處理器等)、軟件或兩者兼而有之，以提供所需類型的信號(例如確定特定傳感器設(shè)備16的編碼信號)，或提供監(jiān)控采集的電量并/或控制對發(fā)射器42和傳感器設(shè)備16 的供電的“智能”功能。在所示實例中，傳感器設(shè)備16進一步包括傳感器44，該傳感器用于檢測傳感器設(shè)備16的元件的位置，或用于檢測傳感器設(shè)備16的狀態(tài)變化。例如，如果無線系統(tǒng)110為照明系統(tǒng)(參見圖3)，則傳感器44檢測燈開關(guān)的位置。例如，通過這種方法，傳感器設(shè)備16 可以執(zhí)行靜音操作，例如通過使用磁體和簧片開關(guān)或霍爾效應(yīng)傳感器。圖3展示無線系統(tǒng)10的一種實例實施方案。在該實例中，無線系統(tǒng)為照明系統(tǒng) 110等建筑控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)某種程度上類似于圖1中所述的無線系統(tǒng)10。在本發(fā)明中，適用時，類似參考編號指代類似元件，增加了 100或100的倍數(shù)的參考編號指代經(jīng)過修改的元件。應(yīng)了解，除非另有說明，否則經(jīng)過修改的元件也具有與對應(yīng)原始元件相同的功能和優(yōu)勢。在該所示實例中，照明系統(tǒng)110位于有Fn層的多層建筑結(jié)構(gòu)112中。一個專用源發(fā)射器114A位于第一層F1，另一個專用源發(fā)射器114B位于第二層F2，專用源發(fā)射器114η 位于第N層Fn。也就是說，在該實例中，建筑結(jié)構(gòu)112的每一層均放置有一個源發(fā)射器114。從本發(fā)明受益的所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)了解還可以在建筑結(jié)構(gòu)112的各處放置其它專用源發(fā)射器114。根據(jù)與設(shè)計特定相關(guān)的參數(shù)，建筑結(jié)構(gòu)112中每個專用源發(fā)射器114的實際位置也會有所不同，這些參數(shù)包括但不限于建筑結(jié)構(gòu)112的規(guī)模和整體照明要求。FU F2和Fn中每一層均包括多個傳感器設(shè)備116，這些傳感器設(shè)備由從專用源發(fā)射器114A、114B和114η中采集的能量持續(xù)供電。在一個實例中，傳感器設(shè)備116代表無線燈開關(guān)。傳感器設(shè)備116使用從專用源發(fā)射器114Α、114Β和114η中接收的能量致動位于建筑結(jié)構(gòu)112各處的多個燈具120。接收器118與傳感器設(shè)備116進行無線通信，以控制向燈具120提供的電力。圖4展示實例無線照明系統(tǒng)110的傳感器設(shè)備116的其它功能。在該實例中，傳感器設(shè)備116為燈開關(guān)140。其它功能可能包括但不限于開/關(guān)狀態(tài)指示燈150、亮度指示燈160、集成夜燈170等。傳感器設(shè)備116可隨時提供足夠電力，用于為上述及其它任何功能供電，因為傳感器設(shè)備116可通過采集由專用源發(fā)射器114發(fā)射的射頻能量來持續(xù)供 H1^ ο圖5展示無線系統(tǒng)10的另一種實例實施方案。在該實例中，無線系統(tǒng)為安全系統(tǒng) 210等建筑控制系統(tǒng)，某種程度上與無線系統(tǒng)10類似。安全系統(tǒng)210與建筑結(jié)構(gòu)212相關(guān)。 在這一方面，安全系統(tǒng)210可用在各種不同的方法中，監(jiān)控建筑結(jié)構(gòu)中的安全。實例安全系統(tǒng)210包括專用源發(fā)射器214，專用源發(fā)射器214會通過射頻采集持續(xù)為傳感器設(shè)備216供電。傳感器設(shè)備216使用從位于建筑結(jié)構(gòu)212中的專用源發(fā)射器214 處接收的能量致動安全設(shè)備220。接收器218會與傳感器設(shè)備216進行通信，以致動安全設(shè)備 220。例如，傳感器設(shè)備216可能與建筑結(jié)構(gòu)212的一個部分222耦合，例如與窗戶、房門、抽屜、櫥柜、正門或可以從安全監(jiān)控中獲益的其它部分222耦合。響應(yīng)于安全事件等提示，傳感器設(shè)備216會向接收器218發(fā)射無線信號224，觸發(fā)安全設(shè)備220提供安全響應(yīng)。 在一個實例中，提示為打開房門、抽屜、正門、窗戶或建筑結(jié)構(gòu)212的其它部分222。提供的安全響應(yīng)類型并不局限于任何特定的類型，例如，可能包括可見指示、音響指示、通信甚至機械響應(yīng)。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)了解，實例安全系統(tǒng)210可以包括多個專用源發(fā)射器214、傳感器設(shè)備216、接收器218和安全設(shè)備220，以便為整個建筑結(jié)構(gòu) 212提供安全監(jiān)控。雖然本發(fā)明將無線系統(tǒng)10描述為照明系統(tǒng)110和安全系統(tǒng)210等建筑控制系統(tǒng)，但應(yīng)了解，無線系統(tǒng)10還可能包括恒溫器系統(tǒng)、濕度傳感器系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)等，以擴展無線、無電池網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的功能。雖然所示實例中展示了一種功能組合，但并非所有功能都必須加以組合才能實現(xiàn)本發(fā)明各個實施例的優(yōu)勢。換言之，根據(jù)本發(fā)明一項實施例設(shè)計的系統(tǒng)不必包括所有附圖中展示的每一項功能或附圖中以圖示方式展示的所有部分。此外，從一項實例實施例中選擇的功能可以與從另一項實例實施例中選擇的功能結(jié)合組合。上述說明應(yīng)從展示性意義方面理解，而不應(yīng)從限定性意義方面理解。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)了解，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行某些修改。因此，應(yīng)仔細閱讀所附權(quán)利要求書以確定本發(fā)明的實際范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種無線系統(tǒng)的傳感器設(shè)備，所述傳感器設(shè)備包含接收信號的接收器；將所述信號轉(zhuǎn)換成可用能量的能量采集器；以及使用所述可用能量選擇性地致動負載的發(fā)射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器設(shè)備由位于所述傳感器設(shè)備外部的專用源發(fā)射器持續(xù)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器設(shè)備為照明系統(tǒng)的組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器設(shè)備為安全系統(tǒng)的組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述能量采集器包括將所述信號轉(zhuǎn)換成所述可用能量的升壓充電設(shè)備，和儲存所述可用能量的能量儲存設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收器包括接收所述信號的天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號包括射頻(RF)能量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射器傳送數(shù)據(jù)串，以便與所述負載進行通信。
9.一種無線系統(tǒng)，所述無線系統(tǒng)包含建筑結(jié)構(gòu)；位于所述建筑結(jié)構(gòu)中的發(fā)射器；與所述發(fā)射器通信的傳感器設(shè)備，其特征在于，所述傳感器設(shè)備由從所述發(fā)射器接收的信號持續(xù)供電；以及由所述傳感器設(shè)備致動的電力設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號包括射頻能量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含與所述傳感器設(shè)備進行無線通信的接收器，所述接收器從所述傳感器設(shè)備接收第二個信號，以致動所述電力設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述建筑結(jié)構(gòu)包括多層，所述發(fā)射器包括多個發(fā)射器，且所述多層中的每一層均包括所述多個發(fā)射器中的至少一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器設(shè)備包括多個傳感器設(shè)備， 且所述多個傳感器設(shè)備中的至少一個位于所述多層中的每一層上。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電力設(shè)備包括多個電力設(shè)備，且所述多個電力設(shè)備中的至少一個位于所述多層中的每一層上。
15.一種使用帶有至少一個傳感器設(shè)備的無線系統(tǒng)的方法，所述方法包含以下步驟a)通過從所述至少一個傳感器設(shè)備外部接收的信號持續(xù)為所述至少一個傳感器設(shè)備 {共 ο
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述無線系統(tǒng)包括專用源發(fā)射器，且所述方法包含以下步驟b)將所述專用源發(fā)射器放置在建筑結(jié)構(gòu)中；以及c)將從所述專用源發(fā)射器處接收的信號傳輸?shù)剿鲋辽僖粋€傳感器設(shè)備中，以便持續(xù)為所述至少一個傳感器設(shè)備供電。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述信號包括射頻能量。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法包含以下步驟b)將所述至少一個傳感器設(shè)備接收的所述信號轉(zhuǎn)換成可用能量。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述方法包含以下步驟c)將所述可用能量儲存在所述至少一個傳感器設(shè)備中。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述無線系統(tǒng)包括接收器和與所述接收器形成電通信的電力設(shè)備，所述方法包含以下步驟c)使用所述可用能量將信號傳輸?shù)剿鼋邮掌髦?；以及d)響應(yīng)于從所述至少一個傳感器設(shè)備接收所述信號，致動所述電力設(shè)備。
全文摘要
無線系統(tǒng)的實例傳感器設(shè)備包括接收器、能量采集器和發(fā)射器。所述接收器接收信號，所述能量采集器將所述信號轉(zhuǎn)換成可用能量。所述發(fā)射器使用所述可用能量致動負載。
文檔編號H02J17/00GK102388523SQ201080015417
公開日2012年3月21日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者J·艾奧特, T·A·巴尼特 申請人:馬斯科公司