專利名稱：框格傳感器及用一多路元件陣列對(duì)一框格進(jìn)行傳感的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)櫥，更特別地，涉及用于檢測(cè)通風(fēng)櫥框格打開(kāi)程度的裝置。
背景技術(shù)：
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)櫥是一通風(fēng)外殼，其可對(duì)有害氣體進(jìn)行安全處理。通風(fēng)櫥通過(guò)使用一排氣吹風(fēng)機(jī)吸入空氣和污染物并環(huán)繞遠(yuǎn)離操作者的通風(fēng)櫥工作區(qū)域而防止它們逸入實(shí)驗(yàn)室中，使污染物的吸入和接觸減到最少。進(jìn)入通風(fēng)櫥內(nèi)部需要穿過(guò)一開(kāi)口，該開(kāi)口由一個(gè)或多個(gè)框格關(guān)閉，該框格可垂直、水平或兩個(gè)方向滑動(dòng)，以改變進(jìn)入通風(fēng)櫥中的開(kāi)口。對(duì)應(yīng)于它們的滑動(dòng)方向，框格可以指垂直的、水平的或組合的。
常規(guī)的通風(fēng)櫥包括一形成通風(fēng)櫥五個(gè)側(cè)面的外殼，和一個(gè)或多個(gè)水平和/或垂直滑動(dòng)從而在第六側(cè)面上提供一可變尺寸開(kāi)口的框格。在這種通風(fēng)櫥中，由通風(fēng)櫥吹風(fēng)機(jī)排出的空氣量基本上是固定的，而當(dāng)框格開(kāi)口面積減小時(shí)，氣流穿過(guò)通風(fēng)櫥開(kāi)口的速度，或者表面速度增加。因此，即使當(dāng)操作者不使用通風(fēng)櫥時(shí)框格也必須留下一相當(dāng)大的開(kāi)口量，以允許空氣以一合理的速度進(jìn)入通風(fēng)櫥開(kāi)口中。但是，如在此處作為參考引入的美國(guó)專利4528898和4706555中討論的，用于發(fā)出“補(bǔ)充空氣”所需的能量可由于監(jiān)視框格位置以及通風(fēng)櫥中的開(kāi)口，由于調(diào)節(jié)吹風(fēng)機(jī)以及與開(kāi)口變化成線性比例的排氣量而減少，以便獲得大體上恒定的表面速度。在這些專利中，通風(fēng)櫥由一在垂直方向打開(kāi)的單獨(dú)框格覆蓋。
此處作為參考并入本文的美國(guó)專利4893551和5117746討論了通風(fēng)櫥的其它形式，其中安裝兩個(gè)或多個(gè)框格在至少兩個(gè)位于框格開(kāi)口頂部和底部的導(dǎo)軌上滑動(dòng)，還有框格安裝在導(dǎo)軌上用于水平運(yùn)動(dòng)的通風(fēng)櫥，而這些導(dǎo)軌安裝在可垂直移動(dòng)的框格框架上，即組合框格具有組合框格框架。這些專利還討論了可用于這些框格來(lái)確定框格開(kāi)口的技術(shù)。如在這些專利中注意到的，使用兩個(gè)或更多框格，框格的絕對(duì)位置自身對(duì)于表示通風(fēng)櫥的開(kāi)口面積來(lái)講已經(jīng)是不充分的信息。反而，是兩個(gè)或更多通風(fēng)櫥框格的相對(duì)位置確定總開(kāi)口框格面積。當(dāng)在兩個(gè)導(dǎo)軌上安裝四個(gè)框格這種很常見(jiàn)結(jié)構(gòu)時(shí)，或者當(dāng)通風(fēng)櫥沿水平和垂直兩方向移動(dòng)時(shí)，該問(wèn)題變得更加復(fù)雜。
在美國(guó)專利No.4893551中，框格開(kāi)口檢測(cè)功能通常是通過(guò)下列步驟完成的，提供一輻射源，用于這種輻射的檢測(cè)器，將該輻射源和檢測(cè)器相對(duì)于彼此安裝并安裝到框格上，使所檢測(cè)的輻射量與開(kāi)口的未覆蓋部分成比例。對(duì)于該專利中的優(yōu)選實(shí)施例，使用安裝在框格附近或上面的各種分散的磁或光發(fā)射器和傳感器來(lái)確定通風(fēng)櫥開(kāi)口。
但用于這些實(shí)施例的檢測(cè)器，在某些情況下還有輻射源，使用需要安裝在通風(fēng)櫥內(nèi)部或靠近它安裝的器件。這就需要小心地密封這些器件，具有伴隨的成本和復(fù)雜性。該專利中公開(kāi)的器件還可能需要一具有合理厚度的外殼，特別是當(dāng)需要密封時(shí)。這產(chǎn)生了將這種器件定位在一些通風(fēng)櫥框格上的問(wèn)題。特別是，這種器件可能會(huì)不能裝配在框格之間或者框格與通風(fēng)櫥框架之間的間隙中。
當(dāng)前用于感應(yīng)框格位置的方法包括使用安裝在其位置需要檢測(cè)的可移動(dòng)框格上的傳感元件的組件。每個(gè)傳感元件組件通過(guò)一傳感電纜與外部電子元件電聯(lián)接。雖然這種現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于其它現(xiàn)有技術(shù)是優(yōu)選的，但這種用于框格位置感應(yīng)的電聯(lián)接方法不是最佳的，特別是在對(duì)水平框格、組合框格“走入”通風(fēng)櫥類型提供傳感的情況來(lái)講。確定水平框格傳感器電纜的位置時(shí)出現(xiàn)的困難涉及操作樞轉(zhuǎn)點(diǎn)的建立或?yàn)殡娎|運(yùn)動(dòng)安裝一張緊卷軸。面臨的問(wèn)題包括由于電纜磨損引起的長(zhǎng)時(shí)間后真實(shí)的和感覺(jué)到的減少的可靠性，安裝中的困難，以懸垂方式運(yùn)動(dòng)的暴露電纜的很差的美學(xué)效果。
常規(guī)技術(shù)的其它問(wèn)題是傳感器和磁桿的厚度，假定有使通風(fēng)櫥結(jié)構(gòu)更加緊密，從而減小一個(gè)導(dǎo)軌到另一導(dǎo)軌的框格之間間距的趨勢(shì)的話。另外，對(duì)于傳感器桿磁體表面與笛簧開(kāi)關(guān)表面之間最大距離3/4＂限制對(duì)于較大的結(jié)構(gòu)更松散的通風(fēng)櫥來(lái)講有時(shí)也是一個(gè)問(wèn)題，因此需要改進(jìn)傳感器敏感性，見(jiàn)美國(guó)專利No.4893551。
發(fā)明概述本發(fā)明可體現(xiàn)為用于框架中的框格的框格位置傳感器，包括時(shí)間多路傳感元件陣列；至少一個(gè)對(duì)由該傳感元件陣列檢測(cè)的信號(hào)產(chǎn)生影響的無(wú)源元件。根據(jù)本發(fā)明另一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為對(duì)框架中的框格的位置進(jìn)行感應(yīng)的方法，該方法包括在一型板中設(shè)置一傳感器陣列和無(wú)源元件；當(dāng)框格位置改變時(shí)改變型板；用該傳感器陣列接收一表示該型板的信號(hào)；及從所接收的信號(hào)導(dǎo)出框格的位置。
附圖簡(jiǎn)介附圖中，相似的參考標(biāo)記表示相似的元件

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的一電路的示意性視圖；圖2是體現(xiàn)本發(fā)明的另一電路的示意性視圖；圖3是安裝在“走入”型通風(fēng)櫥上的本發(fā)明一實(shí)施例的前視圖；圖4是一計(jì)時(shí)圖表，表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的時(shí)間多路傳感器；圖5是可用于安裝在一通風(fēng)櫥上的本發(fā)明實(shí)施例中的傳感器陣列的詳細(xì)視圖；及圖6是安裝在通風(fēng)櫥上的本發(fā)明一實(shí)施例的前視圖；圖6A是圖6中實(shí)施例的頂視圖；圖7是安裝在通風(fēng)櫥上的本發(fā)明另一實(shí)施例的主視圖；圖8是根據(jù)基于無(wú)源遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器(PRPTs)的本發(fā)明實(shí)施例的傳感器基礎(chǔ)模塊的示意性視圖；圖9是根據(jù)基于PRPT技術(shù)的本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)發(fā)器模塊的示意性視圖；圖10是基于PRPT技術(shù)的一實(shí)施例的計(jì)時(shí)圖表；
圖11是可結(jié)合本發(fā)明PRPT基實(shí)施例使用的傳感器探測(cè)線圈組件的平面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明一PRPT基于實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13是經(jīng)調(diào)制的傳感器基礎(chǔ)模塊載波信號(hào)的波形圖；圖14是本發(fā)明一PRPT基于實(shí)施例的重疊量與信標(biāo)調(diào)諧峰值振幅的百分比曲線；圖15a是可用于本發(fā)明的電容基實(shí)施例的傳感器帶的分解平面圖；圖15b是圖15a中傳感器帶的示意圖；圖16是使用圖15a和15b中傳感器帶的傳感器組件的示意圖；圖17是使用圖15a和15b中傳感器帶的另一傳感器組件的示意圖；圖18是使用圖15a和15b中傳感器帶的再一個(gè)傳感器組件的示意圖；圖19是使用圖15a和15b中傳感器帶的又一個(gè)傳感器組件的示意圖；圖20是可用于圖5系統(tǒng)中的電路局部示意圖；圖21是作為圖5和20中相替換的電路的示意圖22是與圖6中相替換的安裝的前視圖；圖22A是圖22中安裝的頂視圖；圖23是圖21中示意性示出的傳感元件的平面圖；圖24是安裝在一水平框格通風(fēng)櫥上的本發(fā)明一實(shí)施例的前視圖；圖24A是圖24中實(shí)施例的頂視圖；圖25是使用探測(cè)線圈的傳感器陣列的平面圖；圖26是一接收器陣列和一發(fā)射器陣列的示意性電路圖；圖27是使用射頻探測(cè)線圈發(fā)射器和接收器元件的本發(fā)明一實(shí)施例的功能方塊圖；圖28是圖27中系統(tǒng)的聯(lián)接方塊圖；圖29是一計(jì)時(shí)圖表，表示對(duì)圖26-28系統(tǒng)中的信號(hào)的計(jì)時(shí)；圖30是安裝在一水平框格通風(fēng)櫥上的本發(fā)明另一實(shí)施例的前視圖；圖30A是圖30中實(shí)施例的頂視圖；圖31是安裝在一組合框格通風(fēng)櫥上的本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的前視圖；及圖32-34是完成本發(fā)明實(shí)施例的操作過(guò)程的流程圖。
詳細(xì)描述發(fā)明人的方法使用大量傳感器及一個(gè)或多個(gè)無(wú)源器件，這些無(wú)源器件的存在可由傳感器檢測(cè)，傳感器沿其位置將被測(cè)量的框格的運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置。傳感器可以直接檢測(cè)由一個(gè)或多個(gè)顯示器裝置產(chǎn)生的磁體或電場(chǎng)的存在，或者可以檢測(cè)該一個(gè)或多個(gè)顯示裝置與周圍磁體或電場(chǎng)之間的相互作用。周圍的場(chǎng)可以從外部提供，作為系統(tǒng)的一部分。
多路傳感器陣列技術(shù)給框格位置感應(yīng)帶來(lái)許多好處。這些好處涉及到能量消耗，傳感器陣列尺寸，位置感應(yīng)敏感度以及位置感應(yīng)精確度。
通過(guò)多路傳感器操作，如果多路方法在每一點(diǎn)僅準(zhǔn)時(shí)激活一個(gè)傳感元件，則連續(xù)的能量消耗可以限制在僅僅一個(gè)傳感元件所需的能量大小。呈現(xiàn)出節(jié)能但能量消耗更高的其它多路方法也是可能的。由此，可以在能量消耗沒(méi)有損失的情況下制成非常大的陣列。保持低能量消耗有助于使能量供應(yīng)成本最??；使能量消耗對(duì)于一定范圍的傳感器陣列尺寸保持相對(duì)恒定允許將一固定大小的能量供應(yīng)用于多種用途。
保持一小的、恒定的能量消耗水平可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)大尺寸的傳感器陣列。因此此處所述的用于框格感應(yīng)的傳感器陣列可應(yīng)用于其它大規(guī)模位置測(cè)量問(wèn)題中。例如，數(shù)字微調(diào)技術(shù)已如美國(guó)專利4586260、4586260、5534859和4841225中描述的那樣而公知。這些技術(shù)依賴于運(yùn)行中的檢測(cè)裝置與電極分布之間的相互作用。電極一般聚集在一個(gè)平的基板上，該基板的長(zhǎng)度決定了可能的最大測(cè)量范圍。當(dāng)電極和檢測(cè)器彼此經(jīng)過(guò)時(shí)這種常規(guī)技術(shù)對(duì)脈沖進(jìn)行記數(shù)。常規(guī)技術(shù)必須將當(dāng)前的記數(shù)保存在一存儲(chǔ)器中，因?yàn)槊恳粶y(cè)量都是相對(duì)于起始記數(shù)進(jìn)行的。常規(guī)裝置使用易失存儲(chǔ)器類型來(lái)存儲(chǔ)記數(shù)。另外，運(yùn)行中的檢測(cè)裝置與電極分布之間的工作距離在常規(guī)裝置中非常小。
相反，由于進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量，本發(fā)明不需要存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)相對(duì)記數(shù)。更進(jìn)一步，設(shè)想的傳感元件和顯示器裝置能夠在非常遠(yuǎn)的工作距離工作，例如最大達(dá)幾英寸。
如將在所描述的實(shí)施例中看到的，根據(jù)期望檢測(cè)的場(chǎng)或相互作用，傳感器可以是霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)，簧片開(kāi)關(guān)，各種類型的探測(cè)線圈和射頻接收器，光學(xué)檢測(cè)器等等。顯示器裝置可包括如應(yīng)用于RF識(shí)別技術(shù)(RFID)中的點(diǎn)磁體和條磁體，無(wú)源遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器，反射器，吸收器等。一些顯示器裝置與可由傳感器或外部信號(hào)源產(chǎn)生的周圍場(chǎng)相互作用。外部場(chǎng)可以是電，磁，RF，光等，并可以是調(diào)制或穩(wěn)定狀態(tài)。
描述的示例性實(shí)施例中無(wú)源器件是磁體，RFID終端或類似物及靜電裝置。盡管RFID終端及類似物可以包括傳統(tǒng)上認(rèn)為是有源的元件，如用于負(fù)載開(kāi)關(guān)所需的元件，但在本說(shuō)明中還是認(rèn)為它們是無(wú)源的，因?yàn)樗鼈兪怯梢槐患?lì)的周圍場(chǎng)遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)的，而不是由電池或其它有線電源驅(qū)動(dòng)的。但本發(fā)明可以使用電池驅(qū)動(dòng)終端。
圖1中所示的本發(fā)明一示例性實(shí)施例包括兩個(gè)主要元件，一個(gè)傳感器陣列101和一個(gè)中央處理單元(CPU板)103。使用本發(fā)明實(shí)施例的每個(gè)通風(fēng)櫥應(yīng)用都將包括至少一個(gè)CPU板103和一個(gè)傳感器陣列101，該CPU板103可放置在通風(fēng)櫥頂部或任何其它方便的位置。在垂直框格中插入了水平框格的本發(fā)明在通風(fēng)櫥中的應(yīng)用中，傳感器陣列101連接到垂直框格框架上，而在水平框格用于固定框架的應(yīng)用中，傳感器陣列101連接到該固定框架上。傳感器陣列101通過(guò)對(duì)連接到每個(gè)可移動(dòng)框格方格上的點(diǎn)磁體進(jìn)行檢測(cè)而檢測(cè)可移動(dòng)框格的位置。傳感器陣列101可形成于由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FR4印刷電路板材料制成的基板上。傳感器陣列的全部長(zhǎng)度可由有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者基于何種情況下裝配到標(biāo)準(zhǔn)尺寸板上成本效果最高來(lái)確定，同時(shí)確保用于對(duì)傳感元件進(jìn)行排序的電路元件的最大應(yīng)用。印刷電路板的厚度可以是0.031＂，這是普通的板厚。也可以使用其它厚度來(lái)滿足可制造性或者對(duì)于空間、持續(xù)性、柔韌性等的應(yīng)用特定要求。將使用如Phoenix Controls Corporation的常規(guī)產(chǎn)品所使用的雙面膠帶將傳感器陣列組件固定到通風(fēng)櫥上。
霍耳傳感器(見(jiàn)圖5，501)沿傳感器陣列101以3/4＂的增量分布，并由CPU板103排序。每個(gè)霍耳傳感器501的狀態(tài)通過(guò)多路而分別確定，以分離由每個(gè)傳感器反饋的信息，同時(shí)只需要一個(gè)傳感器數(shù)據(jù)信號(hào)線。在每次掃描或多路周期之后，霍耳傳感器501的狀態(tài)信息由CPU板103就地存儲(chǔ)?？蚋耖_(kāi)口是從霍耳傳感器501的狀態(tài)信息直接計(jì)算出來(lái)的?？蚋耖_(kāi)口通過(guò)信號(hào)111與通風(fēng)櫥監(jiān)視器107和閥控制器109連接。
框格開(kāi)口直接影響由通風(fēng)櫥監(jiān)視器107發(fā)出并發(fā)射到閥控制器109的流動(dòng)指令。因此，框格位置檢測(cè)必須以相對(duì)于通風(fēng)櫥監(jiān)視器107的反應(yīng)時(shí)間可以忽略的速度來(lái)完成，如果步進(jìn)改變到其給定值的話。傳感器反應(yīng)時(shí)間的實(shí)際上限為50毫秒。這包括用于確定每個(gè)陣列101中各霍耳傳感器501狀態(tài)的時(shí)間，以及處理讀數(shù)和垂直傳感器信息因而一0-10VDC大小的框格位置輸出被輸出到通風(fēng)櫥監(jiān)視器107的時(shí)間。00-10VDC的大小對(duì)應(yīng)于0-100％的框格開(kāi)口。另外，CPU板103可包括足夠的處理能量和適當(dāng)?shù)能浖绦?，以便直接?jì)算并向閥控制器109提供一定大小的指令信號(hào)。
垂直框格傳感器的功能可以通過(guò)將垂直框格傳感器陣列與水平框格傳感器陣列串聯(lián)而結(jié)合。這使垂直框格傳感元件可通過(guò)用于水平傳感器排序的相同電源而多路。
這種結(jié)構(gòu)的使用要求CPU板103檢測(cè)每個(gè)陣列的存在。檢測(cè)可通過(guò)如下方式完成。在CPU板103裝入程序時(shí)，可通過(guò)傳感器陣列101電路對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行記時(shí)。對(duì)數(shù)據(jù)選通線被認(rèn)定的次數(shù)進(jìn)行觀察。如果數(shù)據(jù)選通線只認(rèn)定了一次，則只存在一個(gè)陣列。如果存在第二個(gè)陣列，則數(shù)據(jù)選通線被認(rèn)定了兩次。
圖5中以簡(jiǎn)化的示意方式示出了傳感器陣列101的電路圖。傳感元件501及實(shí)際使用的相關(guān)電路的數(shù)量是由其位置將被確定的框格的尺寸推導(dǎo)出來(lái)的。在每個(gè)傳感器陣列的末端是一單個(gè)二極管511，該二極管511確定數(shù)據(jù)從陣列(圖1，101)返回CPU板(圖1，103)的路線。該二極管允許幾個(gè)陣列相互連接。
示例性的框格傳感器實(shí)施例可與從Phoenix ControlsCorporation得知的模擬和數(shù)字系統(tǒng)相匹配。
傳感器陣列101將通過(guò)一256不連續(xù)步驟的最大值排序。如果結(jié)合了垂直框格傳感器功能，傳感器陣列101也將通過(guò)256不連續(xù)步驟的最大值排序。在每隔0.75＂設(shè)置的一個(gè)傳感元件的基礎(chǔ)上，這足以處理約16英尺并具有0.75＂分辨率的水平和垂直傳感器陣列組件。下面結(jié)合圖4對(duì)特定例實(shí)施例的計(jì)時(shí)進(jìn)行描述。
當(dāng)由CPU板103上的電路檢測(cè)出一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)，如垂直框格傳感器輸入上浮很高或者沒(méi)有來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器陣列101的響應(yīng)，則將迫使框格位置輸出111到一大于10V的值。此外，將迫使指令線105到一大于10.5V的值。這些活動(dòng)既發(fā)出錯(cuò)誤狀態(tài)信號(hào)又迫使通風(fēng)櫥控制器進(jìn)入一安全模式。通風(fēng)櫥監(jiān)視器107也能向一寄存器發(fā)出聲音調(diào)和視覺(jué)警報(bào)。
先前的討論涉及單個(gè)CPU系統(tǒng)。下面的簡(jiǎn)單討論涉及多個(gè)CPU系統(tǒng)，如圖2所示，構(gòu)造成用于主-從操作。
在正常操作中，如圖2所示，來(lái)自CPU板201的與0-10V的另一輸入203相聯(lián)的框格位置輸出206，它在全部10V范圍內(nèi)的百分比范圍對(duì)應(yīng)于由從動(dòng)卡201和串聯(lián)到其中的其它卡(未顯示)所代表的整個(gè)區(qū)域的百分比。因此，在沒(méi)有其它CPU板串聯(lián)在其中的情況下，其傳感器陣列205的全規(guī)模輸出代表了通風(fēng)櫥全部開(kāi)口的50％的CPU板201，將有不超過(guò)5V的電壓輸出。因此全部框格位置輸出很容易通過(guò)在串聯(lián)系統(tǒng)中將每個(gè)串聯(lián)的CPU板201和203的輸出相加而得到。
如果發(fā)送到在串聯(lián)的CPU板201、203中任一個(gè)的0-10V輸入超過(guò)9.5V，則假定發(fā)生了一種錯(cuò)誤狀態(tài)。如果這發(fā)生在從動(dòng)板201上，其框格位置輸出信號(hào)(與主板203的0-10V輸入相聯(lián))將會(huì)大于10V。這將使主CPU板203向連接到通風(fēng)櫥控制器(未顯示)上的框格位置信號(hào)線207的輸出大于10V。同樣，指令線209將被拉到大于10.5V。
如下面結(jié)合圖6中所示本發(fā)明的應(yīng)用所描述的，如果在感應(yīng)框格位置時(shí)檢測(cè)的霍耳開(kāi)關(guān)的數(shù)量(圖5，501)超過(guò)校準(zhǔn)過(guò)程中導(dǎo)出的最大數(shù)值，框格傳感器將在保持該狀態(tài)的過(guò)程中將其輸出維持在其最后值達(dá)一秒鐘。如果該狀態(tài)保持得更長(zhǎng)，則指令線將上升到大于10.5V，而框格位置信號(hào)在狀態(tài)保持過(guò)程中將大于10V，只要該狀態(tài)持續(xù)下去。如果CPU板(圖1，103，或圖2，201，203)不再檢測(cè)傳感器陣列(圖1，101，圖2，205，211)，則將產(chǎn)生一類似的響應(yīng)。
下面結(jié)合圖3對(duì)該實(shí)施例在具有兩個(gè)垂直活動(dòng)框格且沒(méi)有水平框格的走得進(jìn)去的通風(fēng)櫥中的應(yīng)用進(jìn)行描述。這里，用一個(gè)霍耳傳感器陣列305和兩個(gè)點(diǎn)磁體307、309對(duì)兩個(gè)框格301、303的垂直運(yùn)動(dòng)進(jìn)行感應(yīng)。上點(diǎn)磁體309用于檢測(cè)上框格303的垂直位置，而連接到底部框格301上的點(diǎn)磁體307用于檢測(cè)下框格301相對(duì)于上框格303的位置。
一連接到下框格301上的制動(dòng)片(沒(méi)有顯示)阻止下框格301伸到上框格303上方。
圖5中示出一示例性傳感器陣列101的示意圖。圖23中示出傳感器陣列101的一相應(yīng)的平面視圖。這代表了用于傳感器陣列101的一個(gè)6英寸區(qū)段的電路圖，其中傳感器501以0.75英寸的間隔設(shè)置?？梢栽O(shè)想，可以應(yīng)用幾種標(biāo)準(zhǔn)陣列尺寸(每種包含幾個(gè)6英寸區(qū)段)。但傳感元件可以其它間隔分布在具有其它尺寸的電路板上，從而實(shí)現(xiàn)其它分辨率和長(zhǎng)度。
每個(gè)電路組件僅是一個(gè)安裝在一PC板(圖23，2301)上的八個(gè)霍耳傳感器501的結(jié)構(gòu)，每個(gè)霍耳傳感器501由一個(gè)8位串聯(lián)-輸入/平行-輸出移位寄存器503的輸出排序。電路排序這樣設(shè)計(jì)是為了使具有任何實(shí)際長(zhǎng)度的傳感器可以通過(guò)多個(gè)PCB區(qū)段簡(jiǎn)單的相互連接而制成。整個(gè)組件設(shè)計(jì)成以+5V為動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過(guò)一連接到如圖1、101所示的CPU板的6線接口505排序。在不違背本發(fā)明精神的前提下，可使用其它供電結(jié)構(gòu)和電路接口。整個(gè)組件可由一保護(hù)蓋(圖23，2303)蓋住。
如圖20所示，為了提高傳感輸出的穩(wěn)定性，可將供應(yīng)到霍耳傳感器501的能量閉鎖。當(dāng)起動(dòng)信號(hào)2003被認(rèn)定或者霍耳傳感器501認(rèn)定了一個(gè)輸出信號(hào)2005時(shí)，霍耳傳感器501通過(guò)OR門2001接收一輸入信號(hào)。只有當(dāng)起動(dòng)信號(hào)2003被認(rèn)定后，霍耳傳感器501輸出信號(hào)2005才通過(guò)NAND門2009傳送到OR結(jié)點(diǎn)2007。
圖21中示出與圖5和20相替換的電路，仍提供相同的功能?；舳黄饎?dòng)，其輸出用一低成本8位微控制器檢測(cè)。例如，由于低價(jià)、芯片上ROM、低耗電及包裝特征使其對(duì)于低斷面?zhèn)鞲薪M件具有吸引力，可使用來(lái)自Microchip Technologies的PIC16C55。在Microchip塑料皺縮小外形包裝中，PIC16C55具有約0.073＂的厚度。
處理器2101支承全部8個(gè)霍耳傳感器501，并完成圖20中電路的閉鎖功能。最后，處理器2101完成前面討論的移位寄存器(圖5，503)的功能。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，其中示出對(duì)于與CPU板相聯(lián)系的各種信號(hào)的相對(duì)計(jì)時(shí)。圖4是用于僅具有8個(gè)元件的傳感器陣列的多路周期的簡(jiǎn)化視圖。如上所述，更大量的元件是可行的。時(shí)間“A”代表一個(gè)循環(huán)的開(kāi)始。在該圖中，示出在時(shí)間“A”數(shù)據(jù)返回被認(rèn)定到時(shí)鐘前沿的點(diǎn)上。這是由于在陣列末端最終閉鎖位置移位出的數(shù)據(jù)造成的，即，在最終正向時(shí)鐘躍遷(圖5，509)后，元件8起動(dòng)被認(rèn)定。二極管D7(圖5)插在用作傳感器陣列最終區(qū)段的板上。數(shù)據(jù)選通返回用作向CPU板的反饋(如圖1，101)，這促進(jìn)了并行數(shù)據(jù)的認(rèn)定。當(dāng)數(shù)據(jù)被認(rèn)定時(shí)對(duì)移位寄存器進(jìn)行計(jì)時(shí)將使循環(huán)重新開(kāi)始。當(dāng)裝入程序時(shí)，CPU板103自動(dòng)向數(shù)據(jù)輸入線輸送一位，以便起操作。
當(dāng)數(shù)據(jù)位由移位寄存器計(jì)時(shí)(圖5，503)時(shí)，其輸出如圖4所示被激活，在各專門時(shí)間點(diǎn)打開(kāi)各霍耳傳感器。這當(dāng)然是多路功能的本質(zhì)，因而每個(gè)傳感器的輸出或狀態(tài)都在分散時(shí)間點(diǎn)取樣，從而推測(cè)出已經(jīng)連接到各水平框格方格上的點(diǎn)磁體的位置。
注意，對(duì)于每個(gè)升起的時(shí)鐘前沿來(lái)講，每個(gè)霍耳傳感器實(shí)現(xiàn)了一初始響應(yīng)。這是這些裝置的有限設(shè)定時(shí)間的結(jié)果，在供電后該有限設(shè)定時(shí)間一般是20-30微秒數(shù)量級(jí)。每個(gè)傳感器通過(guò)在每個(gè)專用傳感器的能量針上施加移位寄存器輸出而簡(jiǎn)單地起動(dòng)。
在時(shí)間B，霍耳傳感元件3暴露于一磁體。該多路技術(shù)中使用的霍耳傳感器501分別具有開(kāi)放的集電極或開(kāi)放輸出，從而允許它們共同連接。
傳感器陣列的尺寸確定以及點(diǎn)磁體位置選擇成，使全部框格的點(diǎn)磁體的位置能夠在所有時(shí)間檢測(cè)。也就是，感應(yīng)開(kāi)口的優(yōu)選方法直接測(cè)量框格位移，而不是對(duì)直接測(cè)量框格重疊后計(jì)算的位移進(jìn)行間接測(cè)量。這明顯地簡(jiǎn)化了CPU固件。
圖6示出傳感器陣列600在水平框格上的應(yīng)用。點(diǎn)磁體601、603、605、607被設(shè)置在每個(gè)水平方格609、611、613、615上。在校準(zhǔn)時(shí)間，CPU板通過(guò)觀察檢測(cè)磁體601、603、605、607的最左邊點(diǎn)，而確定陣列600的可用部分，框格609、611、613、615位于完全關(guān)閉位置。同樣在校準(zhǔn)時(shí)間確定的是框格609、611、613、615的標(biāo)準(zhǔn)寬度。校準(zhǔn)沒(méi)有作詳細(xì)描述。
涉及本發(fā)明的校準(zhǔn)過(guò)程包括兩個(gè)主要階段用于比率測(cè)量功能的校準(zhǔn)和規(guī)模輸出的校準(zhǔn)。為了將完成周期性調(diào)整所需的干涉量降到最小，使用者將能夠確定要進(jìn)行的是哪一步驟或規(guī)模功能。當(dāng)CPU被置于校準(zhǔn)模式中后，這是用過(guò)量或其他適當(dāng)?shù)闹噶钶敵鐾瓿傻摹?br> 校準(zhǔn)排序是通過(guò)任何用于在通風(fēng)櫥監(jiān)視器中發(fā)出這種起動(dòng)指令的適當(dāng)設(shè)備來(lái)完成的，一框格位置傳感器與該通風(fēng)櫥監(jiān)視器相聯(lián)。指令連線105在CPU板103、監(jiān)視器107和閥控制器109之間提供了雙向操作。在正常操作時(shí)，即在校準(zhǔn)之后，CPU板103直接通過(guò)指令線103向閥控制器109提供了它的給定值。在該示例性實(shí)施例中，通風(fēng)櫥的使用者可通過(guò)在CPU板103上插入一跳線而起動(dòng)校準(zhǔn)。
在該示例性實(shí)施例中，在校準(zhǔn)過(guò)程中，CPU板103是通過(guò)使用這種超控按鈕的各種校準(zhǔn)步驟而排序的。而在來(lái)自監(jiān)視器107的每個(gè)瞬變后，在每個(gè)校準(zhǔn)階段，CPU板103向指令線發(fā)出大量與校準(zhǔn)步驟相關(guān)的計(jì)時(shí)。這將使LED在監(jiān)視器處閃爍，向技術(shù)人員提供關(guān)于校準(zhǔn)狀態(tài)的視覺(jué)反饋。也可以使用其它狀態(tài)和輸入裝置和方法，如鍵盤，顯示器和更多復(fù)雜的以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的接口。
如上所述，CPU板103首先被置于校準(zhǔn)模式中。在下一步驟中，對(duì)垂直和水平最小位置進(jìn)行記錄。完成校準(zhǔn)的技術(shù)人員首先關(guān)閉垂直和水平方格，然后例如通過(guò)按壓超控開(kāi)關(guān)向CPU板103發(fā)出指令，這使CPU板103記錄由處于最關(guān)閉位置的方格產(chǎn)生的框格位置輸出。然后，向CPU板103顯示水平方格的尺寸。技術(shù)人員關(guān)閉垂直框格并布置水平方格，因而固定到兩個(gè)方格上的點(diǎn)磁體之間的距離等于水平方格的寬度，同時(shí)所有其它水平方格都移動(dòng)到一極端位置。CPU板103響應(yīng)一指令，如按壓一延時(shí)開(kāi)關(guān)而再次記錄框格傳感器輸出。在下一階段，對(duì)垂直和水平方格的最大開(kāi)口進(jìn)行測(cè)量。水平方格被設(shè)置在最大打開(kāi)位置。垂直框格上升到其最大打開(kāi)位置。設(shè)置了超控按鈕或其它指令輸入來(lái)記錄在該位置的框格傳感器輸出。最后，記錄組合框格的水平與垂直開(kāi)口之比。垂直框格被設(shè)置成使其開(kāi)口等于僅使用水平方格時(shí)可能達(dá)到的最大開(kāi)口。這個(gè)位置然后由上述的CPU板103記錄。在完成這些步驟之后，框格位置傳感器被校準(zhǔn)，用于正確定位和間隔磁體及傳感元件。
所進(jìn)行的下一組步驟建立了對(duì)框格傳感器輸出電壓和指令信號(hào)的換算。由于下面兩個(gè)原因，框格傳感器輸出電壓的換算是有用的。首先是將框格位置傳感器輸出信號(hào)限制在一小于10伏的值，從而當(dāng)沒(méi)有錯(cuò)誤存在時(shí)，不會(huì)輸出可能理解為錯(cuò)誤狀態(tài)的框格位置信號(hào)。其次是當(dāng)CPU板用作從動(dòng)裝置時(shí)，正確換算框格位置傳感器的范圍。例如，如果由一從動(dòng)CPU傳感的區(qū)域范圍是最大總通風(fēng)櫥開(kāi)口的50％，則用于從動(dòng)CPU板的最大框格位置傳感輸出信號(hào)應(yīng)該是全規(guī)模的一半或約5伏。為了建立最大框格位置傳感輸出電壓，將框格定位成產(chǎn)生所需的最大輸出電壓，CPU被指令而儲(chǔ)存產(chǎn)生的作為最大框格位置傳感器輸出的電壓。通過(guò)類似地定位框格從而產(chǎn)生某些所需的指令信號(hào)輸出，也可設(shè)定指令信號(hào)的規(guī)模。
由于框格位置傳感器是通風(fēng)櫥控制系統(tǒng)的一個(gè)整體部分，其中許多元件和功能是相關(guān)的，在任何特殊安裝中還可能有其他校準(zhǔn)過(guò)程。但在任何特殊安裝中使用或需要的其它校準(zhǔn)過(guò)程可以由熟練技工來(lái)選擇。
下面詳細(xì)描述傳感器陣列的運(yùn)行。
掃描傳感器陣列600的一個(gè)目的是推導(dǎo)出沿傳感器陣列的長(zhǎng)度感應(yīng)點(diǎn)磁體的實(shí)際位置。該信號(hào)儲(chǔ)存在下文稱為RAM堆棧的CPU的RAM位置。該位置可以是一個(gè)堆棧，寄存器或者其它適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)包括沿傳感器陣列620對(duì)各磁體601、603、605、607中的每一個(gè)進(jìn)行檢測(cè)的位置。例如，在圖6中，由于四個(gè)點(diǎn)磁體601、603、605、607暴露于傳感器陣列600，四個(gè)點(diǎn)磁體數(shù)據(jù)將進(jìn)入傳感器。位置數(shù)據(jù)對(duì)檢測(cè)給定磁體的傳感元件進(jìn)行識(shí)別，因而如果一個(gè)傳感元件“4”感應(yīng)到一個(gè)磁體，在這種情況下儲(chǔ)存在RAM堆棧中的數(shù)據(jù)是“4”(或04H)。進(jìn)入RAM堆棧的僅有的另一入口是陣列端部標(biāo)志器，該標(biāo)志器既用于表明由其它程序讀出的傳感器陣列端點(diǎn)，也用于區(qū)分用一個(gè)陣列收集的數(shù)據(jù)和用另一個(gè)收集的數(shù)據(jù)。如上所述，在如由圖7描述的應(yīng)用中，其中一第二傳感器陣列與一第一傳感器陣列多路在一起，來(lái)自第一傳感器陣列的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中與來(lái)自第二傳感器陣列的數(shù)據(jù)分離。
現(xiàn)在參照?qǐng)D32對(duì)掃描順序進(jìn)行描述。
在傳感器掃描程序的開(kāi)始，為了方便，將稱作“當(dāng)前位置＂的一變量初始設(shè)定為零(步驟3201)。當(dāng)前位置代表被詢問(wèn)的傳感元件的絕對(duì)位置(相對(duì)于傳感器陣列)。當(dāng)傳感元件被詢問(wèn)時(shí)該數(shù)據(jù)變量遞增。另外，在掃描開(kāi)始之前，一個(gè)稱作“輸入數(shù)據(jù)＂的變量被確認(rèn)為高(步驟3201)。這與圖4中所描述的具有相同的功能。輸入數(shù)據(jù)代表將轉(zhuǎn)換成傳感器陣列的數(shù)據(jù)位，從而不連續(xù)地起動(dòng)每個(gè)傳感元件。圖21中，這種二進(jìn)制形式被標(biāo)以數(shù)據(jù)選通。下一步驟用于將數(shù)據(jù)位計(jì)入傳感器陣列中(步驟3203)。這是通過(guò)圖4和圖21中的時(shí)鐘來(lái)完成的。在數(shù)據(jù)被計(jì)時(shí)后，CPU板對(duì)霍耳傳感器ORING線進(jìn)行取樣，從而確定當(dāng)前起動(dòng)的霍耳傳感器的狀態(tài)(步驟3205)。如果狀態(tài)是高，則當(dāng)前的掃描位置將記錄在RAM堆棧中(步驟3207)。
如下面的流程圖描述的，每次通過(guò)該回路，程序都檢查被詢問(wèn)的本元件是否位于傳感器陣列區(qū)段的末端(步驟3209)。這是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)回歸線進(jìn)行取樣而完成的。如果確定了本元件不是陣列中的最后元件，則當(dāng)前位置變量遞增，輸入數(shù)據(jù)被否認(rèn)(步驟3211)。此后，發(fā)出下一記時(shí)脈沖，開(kāi)始對(duì)下一元件的詢問(wèn)(步驟3203)。
一旦陣列中的最后一個(gè)元件被檢測(cè)，一個(gè)區(qū)段末端標(biāo)志器就被寫入RAM堆棧(步驟3213)。下一步驟是確定本掃描是否與第一傳感器陣列相匹配(步驟3215)。如果不是，剛剛完成的掃描是可能的兩種中的第二個(gè)，過(guò)程結(jié)束。如果它不與第一傳感器陣列相匹配，則CPU調(diào)入結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，以便確定第二傳感器陣列是否存在(步驟3217)。如果不存在，程序?qū)?dāng)前位置計(jì)數(shù)器和循環(huán)重新設(shè)定返回到數(shù)據(jù)記時(shí)重新開(kāi)始的起點(diǎn)。(步驟3219和3203)。
表1描述了圖32的掃描過(guò)程完成后儲(chǔ)存在RAM堆棧中的總體結(jié)果。這顯示了示于圖7中頂部框格框架上的水平安裝的傳感器陣列(陣列1)及與之相聯(lián)的垂直安裝傳感器陣列(陣列2)收集的數(shù)據(jù)。表1
垂直框格開(kāi)口的計(jì)算以圖33的流程圖所示進(jìn)行。首先，確定是否檢測(cè)到一磁體(步驟3301)。如果沒(méi)有，然后，垂直位置計(jì)算結(jié)果為零；即，垂直框格完全關(guān)閉(步驟3203)。接著，可以兩種物理定向中的一種將傳感器陣列連接到框格上，并確定傳感器陣列是否相對(duì)于垂直框格的直接運(yùn)動(dòng)在后面(步驟3305)。這種確定可作為一個(gè)固定參數(shù)編入CPU中。如果傳感器陣列不是相對(duì)于框格直接運(yùn)動(dòng)在后面，那么所報(bào)告的垂直位置計(jì)算結(jié)果比磁體位置大一個(gè)單元，因而對(duì)表示沒(méi)有磁體的為零的磁體位置進(jìn)行修正。(步驟3307)。最后，如果傳感器陣列確實(shí)相對(duì)于垂直框格的直接運(yùn)動(dòng)位于后面，則所報(bào)告的垂直位置計(jì)算結(jié)果是與最大開(kāi)口減去如表1所示儲(chǔ)存在RAM堆棧中的磁體位置的值正確相關(guān)的傳感位置。(步驟3309)。
最后，水平框格開(kāi)口如由圖34的流程圖所示計(jì)算，其術(shù)語(yǔ)在表2中限定如下。表2
首先清除最終位置和水平計(jì)算結(jié)果。另外，偏移標(biāo)記設(shè)定為尚未使用。(步驟3401)。接下來(lái)，在步驟3403中程序檢查RAM堆棧中的區(qū)段標(biāo)志器。如果未發(fā)現(xiàn)區(qū)段末端標(biāo)志器則過(guò)程繼續(xù)，確定過(guò)程是否在處理清單中的第一磁體。(步驟3405)。如果是這樣，則偏移標(biāo)志設(shè)定為已使用，水平計(jì)算結(jié)果設(shè)定為當(dāng)前磁體位置減去框格方格寬度減去偏移量。(步驟3407)。通過(guò)該過(guò)程完成第一循環(huán)后，最終位置設(shè)定為等于當(dāng)前位置，當(dāng)前位置設(shè)定為RAM堆棧中的清單中的下一位置。(步驟3409)。假定第一和最終磁體當(dāng)前均沒(méi)有正在被處理，在步驟3405的詢問(wèn)之后，重復(fù)步驟3403中的詢問(wèn)。然后過(guò)程前進(jìn)到步驟3411，在這里確定當(dāng)前磁體是否比最終位置大1。如果是這樣，則過(guò)程直接前進(jìn)到步驟3409，該步驟顯示重疊的兩個(gè)水平框格方格。否則，處理在步驟3413中繼續(xù)，在這里確定偏移標(biāo)志是否設(shè)定為已使用。如果是這樣，則在步驟3415中，水平計(jì)算結(jié)果設(shè)定為磁體位置減去最終位置減去當(dāng)前方格的方格寬。這樣，水平計(jì)算結(jié)果對(duì)全部框格開(kāi)口進(jìn)行計(jì)算。處理在步驟3409中繼續(xù)進(jìn)行，隨后進(jìn)行步驟3403。處理繼續(xù)進(jìn)行，直到在步驟3403中發(fā)現(xiàn)區(qū)段末端標(biāo)志器。然后，步驟3417再次確定偏移是否設(shè)定為已使用。如果是這樣，則所報(bào)告的水平計(jì)算結(jié)果設(shè)定為前一水平計(jì)算結(jié)果加上該偏移量(步驟3421)。然后在步驟3419中水平計(jì)算結(jié)果設(shè)定為全部元件減去最終值。
圖22中描述了上述傳感器用于具有水平框格的通風(fēng)櫥的可替換應(yīng)用。留在前一導(dǎo)軌2201和2203中的框格在關(guān)閉時(shí)占據(jù)區(qū)域1和4。留在前導(dǎo)軌中的框格2201和2203與留在后導(dǎo)軌2205和2207中的框格的不同之處在于施加在框格上的磁體2209、2211、2213和2215的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，與用于圖6中結(jié)構(gòu)中的傳感器陣列相比，可使用較小的傳感器陣列2217。這降低了安裝產(chǎn)品成本及安裝復(fù)雜程度，減輕了由于傳感器陣列包裝尺寸引起的產(chǎn)品裝運(yùn)問(wèn)題。
如通過(guò)圖22中的檢查可以看到的，當(dāng)磁體2209和2211跨傳感器陣列覆蓋區(qū)域2和3移動(dòng)時(shí)，對(duì)框格2201和2203的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。相似地，當(dāng)磁體2213和2215同樣跨傳感器陣列覆蓋區(qū)域2和3移動(dòng)時(shí)，對(duì)框格2205和2207的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。為了識(shí)別由每個(gè)檢測(cè)磁體顯示的是哪個(gè)框格方格2201、2203、2205或2207，將點(diǎn)磁體施加在框格方格上，其中留在前導(dǎo)軌2201和2203中的框格具有一個(gè)指向的磁體，而留在后導(dǎo)軌2205和2207中的框格具有不同指向的磁體。為了示意的目的，前導(dǎo)軌框格方格2201和2203具有的點(diǎn)磁體2209和2211定向?yàn)榇朋w北極朝向傳感器陣列，而后導(dǎo)軌方格2205、2207具有的點(diǎn)磁體2213和2215定向?yàn)榇朋w南面朝向傳感器陣列。當(dāng)然，磁體2209、2211、2213和2215的實(shí)際指向是任意的，只要連接到前導(dǎo)軌方格2201和2203上的磁體可從連接到后導(dǎo)軌方格2205和2207上的磁體區(qū)分開(kāi)。
為了將磁體北極與磁體南極區(qū)分開(kāi)，每個(gè)傳感器陣列元件可包括兩個(gè)霍耳傳感器，一個(gè)是雙極類型。該雙極傳感器可通過(guò)北極和南極定向的磁體激勵(lì)，而另一霍耳傳感器可以是單極的，它既對(duì)磁體北極也對(duì)磁體南極敏感。
根據(jù)區(qū)分面向南北磁極的另一種方法，在每個(gè)傳感元件上使用兩個(gè)單極霍耳傳感器。這種技術(shù)要求兩個(gè)單極霍耳傳感器定向?yàn)楸舜嗽谙喾捶较蚨ㄏ?，因而傳感元件能夠通過(guò)哪個(gè)霍耳元件被激勵(lì)來(lái)區(qū)分磁體北極和磁體北極。
最后，可以不在每個(gè)傳感元件位置使用如上所述的兩個(gè)霍耳傳感器，而是使用一個(gè)能夠提供與所測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例的輸出信號(hào)的傳感器。這種裝置很容易用霍耳或磁致電阻傳感器技術(shù)獲得。應(yīng)用這種傳感元件來(lái)提供上面所述輸出類型是本領(lǐng)域公知的。
圖7表示上述傳感器在具有兩個(gè)垂直框格的通風(fēng)櫥中的應(yīng)用，該兩個(gè)垂直框格分別包括四個(gè)水平框格。如上所述，該系統(tǒng)可使用級(jí)聯(lián)的傳感器。
圖24描述了將線圈用作電磁輻射發(fā)射器，或者將一線圈陣列或一大線圈用作接收器2403的多路傳感器陣列的可替換實(shí)施例。該傳感器結(jié)構(gòu)有跨框格方格導(dǎo)軌以彼此相對(duì)關(guān)系設(shè)置的一發(fā)射器線圈陣列及一接收器線圈或陣列。二者沿框格框架的頂部邊緣定位，在組合框格框架的開(kāi)口下面伸出3/4＂至1＂。在每個(gè)水平框格方格2404、2406、2408、2410上放置有屏蔽元件2405、2407、2409、2411，這些屏蔽元件制成以一預(yù)定方式對(duì)發(fā)射線圈陣列與接收線圈或陣列之間的電磁能源的傳送進(jìn)行干擾。由屏蔽元件引起的接收能量的衰減由傳感器系統(tǒng)測(cè)量，框格開(kāi)口由測(cè)量的接收能量計(jì)算。
接收器線圈或陣列2403的輸出是一個(gè)電壓，該電壓與接收的時(shí)間變化電磁場(chǎng)體的密度成比例。在這種接收電壓的產(chǎn)生后面的物理性質(zhì)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的。當(dāng)一個(gè)導(dǎo)電線圈以這種方式使用時(shí)，它經(jīng)常稱作探測(cè)線圈。
如圖25中所示，接收器2403和發(fā)射器2401組件分別包括線圈元件2501，該線圈元件2501是由在工業(yè)中很普通的PCB材料2503制成的導(dǎo)電導(dǎo)軌。每個(gè)線圈2501寬度上大約為3/4＂，并如圖所示定位，形成一陣列。
圖26中給出發(fā)射器和接收器陣列的簡(jiǎn)化示意圖。如可從圖26中看到的，發(fā)射器陣列2401的線圈I1-I10是同并聯(lián)的分立元件，而接收器陣列2403中的I11-15相互聯(lián)接而形成一普通串聯(lián)元件。是發(fā)射器陣列中的這種線圈分段產(chǎn)生了一個(gè)傳感器，該傳感器能夠檢測(cè)沿其范圍重疊的框格的各種情況。這一般是通過(guò)在元件被排序所用的循環(huán)時(shí)間在不同的點(diǎn)對(duì)每個(gè)線圈進(jìn)行電激勵(lì)而完成的。為了方便，在該實(shí)施例中，各發(fā)射線圈I1-I10以線圈沿發(fā)射器陣列長(zhǎng)度的實(shí)際位置為順序進(jìn)行排序。例如，考慮到圖25中的發(fā)射器組件，線圈可從左到右排序。但只要一致，排序順序可以變化。這種線圈排序過(guò)程是多路的一種形式。在所示實(shí)施例中，排序是例如通過(guò)在一個(gè)由移位寄存器2601轉(zhuǎn)換的位控制下打開(kāi)與線圈I1-I10相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)發(fā)射器Q1-Q10而完成的。
如圖27所示，該實(shí)施例使用三個(gè)電路組件，一個(gè)發(fā)射器陣列，一個(gè)接收器陣列，和一個(gè)信號(hào)處理卡(SPC)，圖27作為功能方塊圖示出這些元件的組合功能。圖28的方塊圖中示出該實(shí)施例的每個(gè)傳感元件之間的聯(lián)接。
現(xiàn)在對(duì)圖27和圖28中的實(shí)施例以及圖29中所示的相應(yīng)計(jì)時(shí)進(jìn)行詳細(xì)描述。
發(fā)射器以這種方式操作，即它在單獨(dú)時(shí)間點(diǎn)將由所施加的激勵(lì)信號(hào)2801建立的隨時(shí)間變化的電流引導(dǎo)穿過(guò)陣列2401中的各線圈。見(jiàn)圖29，穿過(guò)線圈建立一電流路徑所需的時(shí)間段可稱作時(shí)隙2901、2903、2905、2907。每個(gè)線圈時(shí)隙可以是相同的時(shí)間段，且每個(gè)線圈被指定了一個(gè)單獨(dú)的時(shí)隙。
發(fā)射器排序邏輯電路設(shè)計(jì)成每個(gè)傳感器陣列處理256個(gè)時(shí)隙。假定響應(yīng)時(shí)間為50毫秒，則至少留出10毫秒來(lái)處理低級(jí)優(yōu)先操作。這樣，將有40毫秒是陣列排序時(shí)間，要求256個(gè)元件中每一個(gè)的時(shí)隙大約為156微秒。假定使用這些參數(shù)，時(shí)鐘線(圖28，2805)將在6.410千赫茲操作。假定激勵(lì)在125千赫茲操作，每個(gè)時(shí)隙將有19個(gè)循環(huán)。根據(jù)中斷操作程序的復(fù)雜程度，接收和解調(diào)信號(hào)的實(shí)際取樣可用數(shù)十微秒。但該過(guò)程的混合信號(hào)部分可以很容易地用一低成本8位A/D變流器在8到10微秒內(nèi)完成。圖29示出與發(fā)射元件排序相關(guān)的計(jì)時(shí)。
激勵(lì)信號(hào)2909(也見(jiàn)圖28，2801)最好是一純正弦形狀，以將發(fā)射減到最小。如對(duì)于電磁射頻(RF)能的任何精密發(fā)射器的設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)?，這些發(fā)射應(yīng)該以能譜分割成具體的界限。具體地，這一點(diǎn)是很重要的，即該系統(tǒng)符合全世界不同國(guó)家的射頻頻譜使用計(jì)劃。盡管沒(méi)有全世界范圍的標(biāo)準(zhǔn)，但一般認(rèn)為在125kHz及以下的發(fā)射不需要特別許可。各種轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)使用這種所謂的“自由”波段。
信號(hào)接收是由圖26中以示意性形式示出的接收器陣列組件(圖28，2403)完成的。如圖所示，該組件包括以串聯(lián)方式聯(lián)接的不連續(xù)的線圈區(qū)段I11-I15。這使陣列輸出成為由每個(gè)線圈元件I11-I15接收的信號(hào)之和，因而使原始未處理的信號(hào)強(qiáng)度最大。發(fā)射器陣列2401與接收器陣列2403之間的接近關(guān)系使接收器陣列2403像磁通傳感器一樣大規(guī)模操作，像調(diào)諧天線那樣小。
該信號(hào)檢測(cè)方案在建立已接收激勵(lì)的分量時(shí)應(yīng)該是高度選擇性的。這是用帶通濾波器完成的(圖27，2701)。除此之外，可使用同步解調(diào)來(lái)提供用于相干信號(hào)的選擇性。這種從嘈雜環(huán)境中提取數(shù)據(jù)的技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講是一種通常的作法。
垂直框格傳感器的功能度可通過(guò)將一垂直框格傳感器發(fā)射陣列作為延伸部分聯(lián)接到水平框格傳感器Tx陣列上而體現(xiàn)(見(jiàn)圖27)。相似地，相應(yīng)的垂直框格傳感器陣列可與水平框格傳感器陣列串聯(lián)聯(lián)接。這使垂直框格傳感元件由用于對(duì)水平框格傳感器進(jìn)行排序的相同源多路。使用這種方案要求將時(shí)隙分配給每個(gè)垂直框格傳感元件。
接收器陣列輸出端子Rx-和Rx+(圖28)聯(lián)接到前方發(fā)射器陣列方格上，此處最好接收一些放大作用以產(chǎn)生“Rx--”和“Rx++”。用作信號(hào)調(diào)節(jié)階段的“前端”裝入一帶通濾波器，幫助將由線圈元件檢測(cè)的寄生信號(hào)發(fā)射出去，并向有關(guān)信號(hào)提供放大作用。期望將Rx-/Rx++保持為不同信號(hào)，從而將載波激勵(lì)信號(hào)和接收信號(hào)的線之間的耦合沖擊降到最小。
如上面結(jié)合圖22所述，傳感器陣列不必占據(jù)組合框格框架的整個(gè)寬度。而是可以通過(guò)產(chǎn)生關(guān)于每個(gè)傳感器陣列中信號(hào)框格存在、重疊存在以及沒(méi)有框格存在的三個(gè)差動(dòng)波形而將傳感器長(zhǎng)度減小到最大水平框格開(kāi)口的長(zhǎng)度。這種方案當(dāng)水平方格移動(dòng)穿過(guò)所有水平方格可以去掉的組合框格框架區(qū)域，區(qū)域2和3時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視。這種非直接位移測(cè)量方法不需要通過(guò)使區(qū)域1和4中的框格開(kāi)口相關(guān)而在區(qū)域2和3中重疊來(lái)對(duì)區(qū)域1和4進(jìn)行傳感。
圖24中所示的非對(duì)準(zhǔn)的分路2405、2407、2409、2411由一可透磁材料組成，如以這種方式確定尺寸并放置的鋼，即它們分別大致覆蓋每個(gè)發(fā)射器或接收器線圈的垂直尺寸的一半。在這樣做的時(shí)候，所發(fā)射磁通量中只有一部分穿過(guò)該分路材料轉(zhuǎn)向，因而一可測(cè)量的磁場(chǎng)在接收器陣列中繼續(xù)存在。
如果占據(jù)了足夠的帶有發(fā)射器和接收器陣列的通風(fēng)櫥，則所述重疊測(cè)量方案不必使用，以便能夠檢查所有框格上的分路。例如，可以以非常相同的方式將分路區(qū)段施加在每個(gè)框格的一角，即點(diǎn)磁體應(yīng)用在包括一霍耳開(kāi)關(guān)陣列的實(shí)施例中。在該例子中，分路元件將有足夠的尺寸來(lái)確保信號(hào)在分散的發(fā)射器元件和接收器陣列之間相當(dāng)大的阻斷。
最后，在全部結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中，可以使用覆蓋組合框格框架全部寬度的發(fā)射器和接收器陣列。在該實(shí)施例中，水平框格方格裝配有占據(jù)各全部寬度的分路。通過(guò)這種方案，所檢測(cè)線圈“被阻”的百分比與框格開(kāi)口直接相關(guān)。
結(jié)合圖27描述的系統(tǒng)一可替換實(shí)施例，使用具有與圖26中所示發(fā)射器陣列相似結(jié)構(gòu)的接收器陣列，及具有與圖26中接收器陣列相似結(jié)構(gòu)的發(fā)射器陣列。也就是說(shuō)，所示的發(fā)射器陣列和接收器陣列的拓樸結(jié)構(gòu)相反。在該實(shí)施例中，發(fā)射器陣列沒(méi)有切換，而是以連續(xù)形式運(yùn)行。如前所述，發(fā)射器陣列現(xiàn)在實(shí)際上是可能或不可能由分散線圈形成的連續(xù)元件，發(fā)射器陣列的尺寸確定為跨越接收器陣列的寬度。這里，分散接收器線圈以與對(duì)圖29中發(fā)射器線圈進(jìn)行多路的基本相同的方式通過(guò)規(guī)定的時(shí)隙取樣。
圖30示出另一個(gè)實(shí)施例，其中傳感器陣列由霍耳傳感器3001和探測(cè)線圈3003組成。如圖所示，霍耳傳感器3001裝在發(fā)射器陣列3005中。向每個(gè)帶有陣列的探測(cè)線圈指定一個(gè)傳感器。
如在僅包含探測(cè)線圈的實(shí)施例的情況中那樣，還使用一接收器陣列3007，但位于從發(fā)射器陣列3005的框格框架的相對(duì)側(cè)。接收器陣列3007可以由以串聯(lián)電路聯(lián)接在一起的單個(gè)線圈組成，或者可包含一個(gè)大線圈。接收器陣列3007借助于一個(gè)薄的雙導(dǎo)線電纜連接到發(fā)射器陣列3005PCB上。發(fā)射器陣列3005PCB在方格上具有由接收器陣列3007建立起來(lái)的用于信號(hào)的信號(hào)調(diào)節(jié)電路。接收器陣列3007用于對(duì)每個(gè)多路發(fā)射器線圈單獨(dú)受到激勵(lì)時(shí)的發(fā)射進(jìn)行檢測(cè)。
圖30顯示一在每一導(dǎo)軌上具有兩個(gè)水平活動(dòng)方格的雙導(dǎo)軌水平框格組件?？蚋穹礁?009、3011在前導(dǎo)軌上(最靠近發(fā)射器陣列3005的導(dǎo)軌)具有貼在其上的磁條3013、3015。發(fā)射器陣列3005的尺寸足夠大，以確保不依賴于前導(dǎo)軌方格3009、3011的位置對(duì)這些磁條3013、3015進(jìn)行檢測(cè)。為了將所需的發(fā)射器陣列3005的尺寸(轉(zhuǎn)化為成本)降到最小，將磁條3013、3015放置在框格方格3009、3011的最內(nèi)部邊緣。
每個(gè)導(dǎo)軌上具有多于兩個(gè)方格的通風(fēng)櫥框格結(jié)構(gòu)將體現(xiàn)將磁體放置在左邊和最右邊方格上的常規(guī)。左邊和最右邊方格之間出現(xiàn)的框格方格將分別具有一貼在方格的右或左邊緣上的磁條。但磁條的放置對(duì)于這些中間方格中的每一個(gè)必須一致。沿發(fā)射器陣列3005的長(zhǎng)度分布的霍耳傳感器3001用于通過(guò)連接到每個(gè)方格3009、3011上的永久磁體3013、3015檢測(cè)各導(dǎo)軌1框格方格3009、3011的存在或位置。
如圖30所示，每個(gè)導(dǎo)軌2水平框格3017、3019包括一顯示器分路。發(fā)射器陣列3005的尺寸足夠大，以確保不依賴于后導(dǎo)軌方格3017、3019的位置對(duì)這些分路3021、3023進(jìn)行檢測(cè)。為了將所需的發(fā)射器陣列3005尺寸減到最小，以將磁條3013、3015貼在前框格3009、3011上相同的方式，將分路3021、3023放置在后導(dǎo)軌框格方格3017、3019的最內(nèi)部邊緣上。對(duì)于每個(gè)導(dǎo)軌上具有多于兩個(gè)方格的通風(fēng)櫥來(lái)說(shuō)，以與前述中放置磁條用于每個(gè)導(dǎo)軌上具有多于兩個(gè)方格的用途相同的方式，將分路放置在后導(dǎo)軌方格上。發(fā)射器線圈與接收器陣列和分路一起，用于保證每個(gè)后導(dǎo)軌框格方格的位置。
圖31示出多路傳感器陣列在一通風(fēng)櫥結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，在使用現(xiàn)有技術(shù)框格傳感技術(shù)時(shí)，傳統(tǒng)上認(rèn)為如果不是不可能的，也是困難的。這種框格結(jié)構(gòu)通常遇到走得進(jìn)去的或“完全進(jìn)入＂的通風(fēng)櫥。
對(duì)于更傳統(tǒng)的通風(fēng)櫥，如圖6中所示的通風(fēng)櫥，當(dāng)移動(dòng)一水平方格時(shí)對(duì)水平開(kāi)口的測(cè)量是水平方格之間的重疊量，以及方格保持在其中的框架垂直位置的函數(shù)。在圖31中的通風(fēng)櫥中，該關(guān)系由于垂直位置或垂直移動(dòng)框架之間的重疊作為位于兩組合框格框架上的水平方格的絕對(duì)位置的函數(shù)影響水平開(kāi)口這一事實(shí)而被進(jìn)一步復(fù)雜化了。例如在圖31中，向方格2D右例的開(kāi)口量是其在其框架中的位置，頂部和底部框架的重疊量，以及方格1D的開(kāi)口量(在這種情況下)的函數(shù)。相似地，方格1D向右的開(kāi)口區(qū)域會(huì)受到方格2D位置的影響。這種信息不能通過(guò)使用現(xiàn)有技術(shù)傳感器很容易地獲得。但使用多路傳感器陣列能夠?qū)λ娇蚋耖_(kāi)口的全部三個(gè)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。
使用多路傳感器陣列2可在頂部和底部框架之間建立垂直重疊距離V2。從此，可以確認(rèn)沿底部垂直框格V3的非重疊距離。這種計(jì)算是由圖1中的CPU板進(jìn)行的。從旁通部底部至底部框格頂邊緣的距離V1由垂直傳感器測(cè)量。當(dāng)允許每個(gè)框格框架頂部在旁通部底邊緣上方移動(dòng)時(shí)，該垂直傳感器還起到一定作用。另外，在底部框格框架上安裝一捕捉器，用于防止它經(jīng)過(guò)頂部框架。因此，當(dāng)?shù)撞靠蚋裆仙酵耆采w頂部，當(dāng)它進(jìn)一步移動(dòng)時(shí)，二者作為一件移動(dòng)；因此在該點(diǎn)之上的移動(dòng)由標(biāo)記為垂直傳感器的元件記錄。可替換地，可將一第二、不同定向的點(diǎn)磁體固定到旁通部底邊緣，從而在傳感器陣列2上顯示上部框格的位置。也可使用測(cè)量上部垂直框格位置的其它方法。
使用變量V1、V2和V3使圖1中的CPU板能夠計(jì)算作為三個(gè)單獨(dú)分量的各水平移動(dòng)方格的水平開(kāi)口。前兩個(gè)分量由V1與由多路傳感器陣列1測(cè)量的水平尺寸之乘積，及V2和由多路傳感器陣列3測(cè)量的水平尺寸之乘積確定。最后，建立的分量作為V2與由多路傳感器陣列1和多路傳感器陣列3的組合水平測(cè)量的乘積。
本發(fā)明的另一實(shí)施例基于一般稱作射頻頻率識(shí)別(RFID)的無(wú)線技術(shù)的變化，更具體地，是使用此處應(yīng)用的幾種可能的無(wú)源遠(yuǎn)程傳感技術(shù)中的一種。該技術(shù)植根于自動(dòng)數(shù)據(jù)捕捉市場(chǎng)，其中無(wú)線無(wú)源轉(zhuǎn)發(fā)器逐漸代替了更多的傳統(tǒng)條碼傳感裝置。用該技術(shù)建立的系統(tǒng)包括至少兩個(gè)元件一轉(zhuǎn)發(fā)器(標(biāo)記)和一感應(yīng)讀數(shù)器。RFID轉(zhuǎn)發(fā)器通常被編程而固定一可由讀數(shù)裝置讀出的號(hào)碼或標(biāo)識(shí)數(shù)字。
讀數(shù)裝置通常以用于激勵(lì)和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器的在125千赫茲、915千赫茲、2.45GHz和5.8GHz產(chǎn)生一電磁場(chǎng)。該轉(zhuǎn)發(fā)器裝置是完全無(wú)電池或者無(wú)源的。
盡管可由用于數(shù)據(jù)檢索的轉(zhuǎn)發(fā)器從發(fā)射場(chǎng)提取足夠的能量，但通常沒(méi)有充足的能量用于響應(yīng)讀數(shù)器的詢問(wèn)由轉(zhuǎn)發(fā)器直接發(fā)射。多數(shù)無(wú)源終端實(shí)際上沒(méi)有發(fā)射器，而是在稱作調(diào)制反向散射技術(shù)的基礎(chǔ)上工作，其中由終端反射的電磁能量由將通信的數(shù)據(jù)調(diào)制。這可以通過(guò)以一種取決于編碼數(shù)據(jù)的方式在終端天線上對(duì)一載荷進(jìn)行交替切換而完成。在一些有多個(gè)終端的情況下，每個(gè)被監(jiān)視的終端的調(diào)制頻率不同，從而可以同時(shí)讀出幾個(gè)終端；這稱作分散頻譜響應(yīng)。使用過(guò)其它方法，如用于同時(shí)讀取大量終端的分時(shí)多路(TDM)。根據(jù)運(yùn)行頻率和實(shí)際終端結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通信距離的上限為1至50英尺。可用于本實(shí)施例的轉(zhuǎn)發(fā)器和閱讀器的主要制造商包括Philip Mikron，TexasInstruments(Tiris)，Micron Communications，和MicroTechnologies。這些產(chǎn)品中的一些包括建在轉(zhuǎn)發(fā)器中的8位微控制器，允許在這個(gè)水平上有極大的靈活性。
在使用轉(zhuǎn)發(fā)器，特別是無(wú)源遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器(PRPT)用于框格位置感應(yīng)的實(shí)施例中，終端設(shè)備，或轉(zhuǎn)發(fā)器，將通信時(shí)間改變數(shù)據(jù)，而不是儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的ID碼。圖8和9示出該概念的主要部件。
PRPT技術(shù)的應(yīng)用從水平移動(dòng)方格上去掉了傳感器導(dǎo)線，從而提高了可靠性、美學(xué)效果，安裝容易，且容易完成新通風(fēng)櫥的安裝。PRPT技術(shù)更靈活，適用于所有通風(fēng)櫥類型，框格和導(dǎo)軌計(jì)數(shù)。本實(shí)施例提高了從能夠限定各種操作狀態(tài)程度的“新式傳感器”等類似概念推導(dǎo)出的故障安全特性。所有的信號(hào)預(yù)處理和換算都可以在傳感器水平上完成。
敏感模塊(SBM)(見(jiàn)圖8)是負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自傳感轉(zhuǎn)發(fā)器(見(jiàn)圖9)的數(shù)據(jù)進(jìn)行起動(dòng)、提供能量并檢測(cè)和解碼的設(shè)備。通過(guò)這種方式，它將實(shí)現(xiàn)多數(shù)可購(gòu)買閱讀器的共有功能。但它必須滿足對(duì)框格傳感應(yīng)用所規(guī)定的其它要求。這包括對(duì)從多個(gè)傳感器接收的信號(hào)進(jìn)行合成的代數(shù)和比率運(yùn)算，解決從多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器、設(shè)備結(jié)構(gòu)和聯(lián)接性與氣流控制系統(tǒng)之間的通信。
由于與標(biāo)準(zhǔn)水平框格傳感器應(yīng)用相比，PRPT框格位置傳感器是附加到通風(fēng)櫥控制系統(tǒng)上的元件，期望PRPT框格位置傳感器盡可能多地?fù)碛型L(fēng)櫥系統(tǒng)的功能。可能包括所有的通風(fēng)櫥監(jiān)視校準(zhǔn)功能和信號(hào)發(fā)送能力，從而聯(lián)接到通風(fēng)櫥排氣閽控制器。因此，將該設(shè)備引入到通風(fēng)櫥控制系統(tǒng)中可能最實(shí)際的是結(jié)合通風(fēng)櫥監(jiān)視器，以及干擾與之通信的氣流控制設(shè)備的方法的根本改變。
信號(hào)調(diào)制和解調(diào)方法并不限于圖8中所示。但優(yōu)選實(shí)施例涉及最適于在轉(zhuǎn)發(fā)器與敏感模塊之間傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的頻移鍵控(FSK)編碼803。由SBM通過(guò)天線806發(fā)射的載波音調(diào)805由轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行調(diào)幅。因此，SBM通過(guò)天線806接收一包含F(xiàn)SK解碼數(shù)據(jù)的調(diào)幅信號(hào)，需要兩個(gè)水平的解碼807、809用于提取數(shù)據(jù)。這里，可購(gòu)買的IC可用于在檢測(cè)器步驟807之后提供解調(diào)功能809。在此處作為參考引入的、為PRPT終端設(shè)計(jì)檢測(cè)器的惠普申請(qǐng)1089中，描述了一種檢測(cè)AM/FSK信號(hào)的低成本方法。
圖10中示出在SBM與幾個(gè)傳感轉(zhuǎn)發(fā)器之間的基本通信周期中的信號(hào)發(fā)送。圖10示出在分時(shí)多路基礎(chǔ)上，用于多個(gè)傳感轉(zhuǎn)發(fā)器與SBM之間通信的優(yōu)選計(jì)時(shí)關(guān)系。所用的另一方法涉及分散光譜通信，其中每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器使用一不同的載波頻率。該分散光譜方法可能更復(fù)雜，并需要更多的SBM硬件來(lái)處理由SBM發(fā)射的多個(gè)音調(diào)，包括附加的檢測(cè)器和用于每個(gè)載波的降頻變頻器。分散光譜系統(tǒng)可能會(huì)更可靠，但有時(shí)會(huì)產(chǎn)生改進(jìn)的信號(hào)檢測(cè)。當(dāng)試圖長(zhǎng)距離通信時(shí)，這變得更加值得考慮。通過(guò)正確地放置和選擇SBM和轉(zhuǎn)發(fā)器天線，可以很容易地補(bǔ)償基于FSK方法的降低的檢測(cè)能力。
如圖10中所示的通信周期由SBM發(fā)出的同步脈沖1001之間的時(shí)間段組成。同步脈沖1001之間的最小要求時(shí)間段由以下幾個(gè)條件決定，包括轉(zhuǎn)發(fā)器電荷積累時(shí)間(即轉(zhuǎn)發(fā)器從所接收信號(hào)中儲(chǔ)存足夠電荷用于運(yùn)行所需的時(shí)間)，傳感轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)隙時(shí)間(即轉(zhuǎn)發(fā)器返回一數(shù)據(jù)包的時(shí)間)，以及要求系統(tǒng)支持的轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量。
表3列出每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的可能的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)包可由FSK或分散光譜系統(tǒng)使用。
表3
在該包結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的響應(yīng)包括40位數(shù)據(jù)，如果需要的話，加上一起始位。從傳感轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出的FSK信號(hào)的數(shù)據(jù)率取決于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)內(nèi)容，因?yàn)榭仗?hào)和傳號(hào)音調(diào)處于兩個(gè)不同的頻率。傳號(hào)音調(diào)例如可以是空號(hào)音調(diào)頻率的一半。如果傳號(hào)和空號(hào)音調(diào)選擇為多數(shù)低成本UART很容易處理的38.4千赫茲和76.8千赫茲，則數(shù)據(jù)包將用小于1微秒的時(shí)間(加上傳感轉(zhuǎn)發(fā)器的響應(yīng)時(shí)間)與SBM通信。傳感轉(zhuǎn)發(fā)器的響應(yīng)時(shí)間取決于多種因素，包括在傳感轉(zhuǎn)發(fā)器和SBM進(jìn)行處理，因而完全取決于為轉(zhuǎn)發(fā)器和SBM設(shè)計(jì)的硬件，以及在SBM接收器的數(shù)據(jù)處理速度。但與上面限定的信號(hào)發(fā)送速度相比，該處理時(shí)間非常短，在數(shù)十微秒數(shù)量級(jí)，為了簡(jiǎn)化而可以忽略。但當(dāng)考慮接近更大產(chǎn)出，要求更高位速率時(shí)，響應(yīng)時(shí)間將變成非常重要的因素。另外，可通過(guò)提高位速率而加大轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射距離。
數(shù)據(jù)包的大小基本上確定了圖10中所示傳感轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間。時(shí)隙分散到SBM發(fā)射周期中，因而傳感轉(zhuǎn)發(fā)器#1到#N中的每一個(gè)都能夠在周期中的一專門時(shí)間報(bào)告。SBM發(fā)射周期過(guò)程中轉(zhuǎn)發(fā)器的報(bào)告點(diǎn)是由一與轉(zhuǎn)發(fā)器電路成一整體的時(shí)間數(shù)確定的，且可以場(chǎng)設(shè)定或者在制造時(shí)確定。
如表3中數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)所示，可設(shè)計(jì)一根據(jù)所示實(shí)施例的系統(tǒng)來(lái)在一8位ID場(chǎng)的基礎(chǔ)上支持最多256個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。通過(guò)增加ID場(chǎng)的大小，可以處理更多的轉(zhuǎn)發(fā)器。但對(duì)于多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，能夠支持約20個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的系統(tǒng)已經(jīng)足夠了。這種系統(tǒng)將以約20微秒的SBM發(fā)射周期時(shí)間來(lái)運(yùn)行。這意味著來(lái)自多達(dá)20個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)據(jù)會(huì)在大約20微秒內(nèi)被詢問(wèn)。
使用接近載波基礎(chǔ)頻率的調(diào)制頻率會(huì)對(duì)需要良好分辨率的AM信號(hào)檢測(cè)帶來(lái)問(wèn)題。這對(duì)于數(shù)據(jù)是FSK解碼信號(hào)的情況不是很嚴(yán)重的問(wèn)題。盡管如此，使用傳統(tǒng)AM檢測(cè)，可通過(guò)相對(duì)于FSK音調(diào)頻率提高載波頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)良好性能，從而產(chǎn)生一更加可辯認(rèn)的包跡，使解調(diào)失真更少。
另一種方法涉及以遠(yuǎn)大于由SBM發(fā)射的載波頻率的頻率對(duì)FSK信號(hào)進(jìn)行AM調(diào)制。應(yīng)用這種技術(shù)，載波被視為噪音，并可利用高通濾波技術(shù)從所接收的數(shù)據(jù)中分離出來(lái)。該方法可提高發(fā)射范圍，因?yàn)榕c以低頻率發(fā)射相比，以較高頻率進(jìn)行發(fā)射需要較少的能量。
在通風(fēng)櫥應(yīng)用中適用于傳感器的幾何形狀允許相對(duì)于傳統(tǒng)PRPT轉(zhuǎn)發(fā)器的包裝條件以更大自由度進(jìn)行包裝。用于PEPR用途的轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)于微型包裝有嚴(yán)格的要求。例如，許多可購(gòu)買的轉(zhuǎn)發(fā)器放置在小于3/4平方英寸的包裝中。這使用于在轉(zhuǎn)發(fā)器與閱讀器之間進(jìn)行充分耦合的天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并會(huì)嚴(yán)重限制用于這些設(shè)備的發(fā)射的可變距離。
相比之下，框格傳感器的包裝幾何形狀就非常松，假定傳感裝置將大致占據(jù)其安裝的框格的寬度的話。對(duì)于典型應(yīng)用，通風(fēng)櫥框格在寬度上不小于1英尺，通常寬度在兩英尺數(shù)量級(jí)。因此，有機(jī)會(huì)使用實(shí)際上遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)用于PRPT系統(tǒng)中的天線的天線。這會(huì)在轉(zhuǎn)發(fā)器與SBM之間的能量耦合上產(chǎn)生重大改進(jìn)。
圖11示出用于傳感轉(zhuǎn)發(fā)器的天線組件的一種可能的實(shí)施例。它包括一組占據(jù)傳感器桿1103全部長(zhǎng)度的線圈1101。其它實(shí)施例可使用包括小于傳感器組件距離的天線。但用圖示的結(jié)構(gòu)可獲得與發(fā)射源更好的耦合。但該天線組件并不限于一組線圈1101，這種結(jié)構(gòu)很容易組裝，同時(shí)容納各種長(zhǎng)度的傳感器。例如，線圈可以是印刷在姆拉(mylar，聚脂薄膜)、FR4(或其它常用電路板材料)上的金屬軌跡，因此在一普通長(zhǎng)度PCB上呈現(xiàn)出許多分立的線圈1101(以及必要的傳感元件)。然后在框格寬度確定情況下制造傳感器到所需的適當(dāng)長(zhǎng)度的過(guò)程中，對(duì)PCB進(jìn)行修整和填加。
圖12示出一用于位置感應(yīng)的實(shí)施例，包括用于下面組合用途的一主天線1201和一副天線1203，從SBM向轉(zhuǎn)發(fā)器提供能量，通信以及框格位置感應(yīng)。兩個(gè)天線中的每一個(gè)可根據(jù)圖11構(gòu)造；但它們不必每個(gè)線圈具有相同的匝，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)天線來(lái)向轉(zhuǎn)發(fā)器電子元件發(fā)送能量。SBM載波信號(hào)是對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器的一個(gè)激勵(lì)，用于產(chǎn)生原始傳感信號(hào)。這里，天線1201、1203以一共面方式定位在一第一通風(fēng)櫥框格上，同時(shí)將兩者側(cè)向定位，從而實(shí)際上一個(gè)放置在另一個(gè)上方。傳感器桿(圖11，1103)的長(zhǎng)度尺寸設(shè)置在其開(kāi)口將被測(cè)量的第二框格移動(dòng)的方向。該第二框格上固定一高滲透性材料，如鐵制成的區(qū)段，其形狀與副天線的形狀匹配。該高滲透性材料側(cè)向放置在框格上，使副天線與高滲透性材料之間的重疊百分比代表框格之間的重疊百分比。
該滲透性材料增進(jìn)了SBM發(fā)射器天線與副天線1203之間的耦合，在副天線上產(chǎn)生一相對(duì)于由主天線1201檢測(cè)的信號(hào)為正的作用信號(hào)，該信號(hào)與天線和可滲透材料之間的重疊成線性比例。使用兩個(gè)天線1201、1203補(bǔ)償了傳感轉(zhuǎn)發(fā)器天線1201、1203與SBM發(fā)射器天線之間耦合的變化，這發(fā)生在通風(fēng)櫥框格移動(dòng)而使它們之間的距離變化時(shí)。如果相對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)器天線1201、1203能夠建立一基本上一致的SBM載波場(chǎng)的話，有可能去掉兩個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器天線1201、1203中的一個(gè)。實(shí)現(xiàn)它的一個(gè)方式是沿例如通風(fēng)櫥開(kāi)口頂部分布SBM天線。
對(duì)于圖12的方式，框格重疊是由下列表達(dá)式建立的 使用SBM載波信號(hào)作為激勵(lì)的傳感方法包括一主傳感轉(zhuǎn)發(fā)器和一副傳感轉(zhuǎn)發(fā)器，或信標(biāo)。主轉(zhuǎn)發(fā)器可包括安裝在一第一框格上的圖12中的天線結(jié)構(gòu)。在其重疊將相對(duì)于第一框格進(jìn)行測(cè)量的第二框格上，側(cè)向設(shè)置了一個(gè)副轉(zhuǎn)發(fā)器，該副轉(zhuǎn)發(fā)器具有一形狀與主轉(zhuǎn)發(fā)器組件輪廓匹配的天線線圈，使主副轉(zhuǎn)發(fā)器之間的重疊百分比代表框格之間的重疊百分比。
本實(shí)施例中的主轉(zhuǎn)發(fā)器以與前述大致相同的方式與SBM通信。但副轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)計(jì)成嚴(yán)格地作為一“信標(biāo)”或信號(hào)源運(yùn)行，該“信標(biāo)”或信號(hào)源由安裝在通風(fēng)櫥上的一個(gè)或多個(gè)主轉(zhuǎn)發(fā)器用作參照。但是，與主轉(zhuǎn)發(fā)器相似，信標(biāo)使用SBM載波信號(hào)作為其運(yùn)行的能量源。
主轉(zhuǎn)發(fā)器和信標(biāo)都裝有一遞減計(jì)數(shù)器，該遞減計(jì)數(shù)器建立了作為載波頻率一部分的音調(diào)，并相對(duì)于SBM同步脈沖同步。由于該信號(hào)是由主轉(zhuǎn)發(fā)器和信標(biāo)從相同的源，即從SBM載波中導(dǎo)出的，它們基本上是同步的。信標(biāo)處導(dǎo)出的音調(diào)用于對(duì)圖13中所示載波進(jìn)行放大調(diào)制。這呈現(xiàn)出當(dāng)信標(biāo)靠近時(shí)由傳感轉(zhuǎn)發(fā)器接收的低水平信號(hào)，且在該點(diǎn)用作為參照的SBM導(dǎo)出音調(diào)進(jìn)行同步解調(diào)。結(jié)果是一來(lái)自信標(biāo)的信號(hào)，頻率等于參照音調(diào)，但具有一與傳感器和信標(biāo)之間實(shí)際重疊量，即框格開(kāi)口相關(guān)的振幅，當(dāng)相對(duì)于SBM載波信號(hào)的振幅考慮時(shí)。如圖14所示，框格之間的重疊表示為信號(hào)比的函數(shù)。
在位置感應(yīng)的實(shí)施例中，傳感轉(zhuǎn)發(fā)器將向SBM報(bào)告所接收的SBM載波信號(hào)以及從信標(biāo)解調(diào)的音調(diào)的峰值。SBM載波的振幅用于補(bǔ)償當(dāng)信標(biāo)的位置相對(duì)于SBM發(fā)射器變化時(shí)，發(fā)自信標(biāo)的解調(diào)信號(hào)的包跡的振幅。
與前述實(shí)施例相比提供了更好的信號(hào)整體性的另一無(wú)線傳感方法，涉及靜電或電容耦合傳感元件。圖17和18中示出這種實(shí)施例的主要部件。
圖15中示出兩組電極1501、1503、1505、1507，或?qū)щ姲宓慕Y(jié)構(gòu)。其重疊將被檢量的兩個(gè)框格中的每一個(gè)需要一個(gè)電極組件1509、1511。由一絕緣體1513將彼此隔開(kāi)的電極1501和1503固定在一第一框格上。電極1505和1507以分別與電極1501和1503相對(duì)的關(guān)系固定在一第二框格上。電極1505和1507由一電阻材料1515或分散電阻(未顯示)聯(lián)接。相對(duì)的電極用作可變電容，它們的值在兩框格之間重疊量的基礎(chǔ)上變化。像具有任何電容傳感方案的情況那樣，電容的變化導(dǎo)致與所關(guān)心的測(cè)量參數(shù)相關(guān)的阻抗的變化。但由于由平行板形成的電容還是它們之間氣隙的函數(shù)，這種機(jī)構(gòu)自身不會(huì)提供滿意的結(jié)果。這是由于該氣隙與振動(dòng)及周期框格運(yùn)動(dòng)的可變化性。
因此，傳感方法不僅僅依賴于由重疊實(shí)現(xiàn)的電容的值。一電阻元件，電容材料1515已經(jīng)插入傳感器條1511中。圖15B給出了操作中的這些元件的等效電路。電容元件1515的作用是向傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳導(dǎo)特性提供一種無(wú)電抗的，即真正的相量元件。該真正項(xiàng)不依賴于框格之間的氣隙，并很容易由圖16中所示電路元件分解。用這種電容基礎(chǔ)上的傳感，電容僅用作激勵(lì)信號(hào)的耦合機(jī)構(gòu)。
與傳感器條1511結(jié)合的電阻材料1515可以是電解沉積在條形材料上的薄膜電阻，或者可以使用分散表面上安裝的電阻?？刹捎萌我环N方法來(lái)提供一極薄的傳感器條。
為了將重疊的傳感器部分從傳感器條上沒(méi)有被傳感轉(zhuǎn)發(fā)器覆蓋的部分上分開(kāi)，傳感器條電極由大量分散隔離的元件組成。分散電極和電阻元件的尺寸限定了傳感器的分辨率。這是因?yàn)?，盡管電容與電極之間的重疊量基本成線性地變化，電阻通過(guò)對(duì)應(yīng)于當(dāng)重疊量改變時(shí)形成電容的每對(duì)新電極的不連續(xù)增量而改變。
電阻項(xiàng)與框格重疊量非線性地變化。但這一特性是高度可重復(fù)的，因而框格重疊量可以很容易地在計(jì)算上提取，或者借助于一個(gè)搜索表提取。這一功能將最有邏輯性地在SBM上完成，因?yàn)橄嗔糠纸鈽O有可能在SBM中發(fā)生。
圖17示出從傳感器網(wǎng)絡(luò)提取真正信號(hào)分量的替換方法。該方法將一可變負(fù)阻抗變換器(NIC)1701與傳感元件1509、1511串聯(lián)，以取消傳感器容抗中的相量?？芍瞥筛吒袘?yīng)(即它是一有功電感)的NIC的阻抗，是在代表從相檢測(cè)器1709導(dǎo)出的相的反饋信號(hào)1707的基礎(chǔ)上，由運(yùn)算放大器1703的輸出1705控制的?？刂齐娐?711提供電抗元件的動(dòng)態(tài)取消，產(chǎn)生一與傳感器電阻1515成比例的信號(hào)。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它減少了必須通過(guò)輸出1713與SBM通信的變量，簡(jiǎn)化了SBM和傳感轉(zhuǎn)發(fā)器的操作。
除了電容耦合之外，可使用一電感耦合的類似方法。對(duì)于這種方法，位于圖15中傳感轉(zhuǎn)發(fā)器和傳感條上的電極將由分立的微型線圈元件代替。根據(jù)線圈幾何形狀的限制，該方法可產(chǎn)生一高度的耦合，較少依賴于氣隙至電阻元件的距離，導(dǎo)致更好的信號(hào)整體性和動(dòng)態(tài)范圍的改進(jìn)。
能夠通過(guò)降低它們對(duì)于通信的功能要求而簡(jiǎn)化傳感轉(zhuǎn)發(fā)器。圖18表示一簡(jiǎn)化了的轉(zhuǎn)發(fā)器方案，該方案將接收器和發(fā)射器功能減少到一非常簡(jiǎn)單的狀態(tài)。這在降低能量消耗方面對(duì)于微控制器結(jié)構(gòu)會(huì)具有顯著優(yōu)點(diǎn)。傳感轉(zhuǎn)發(fā)器電子元件的能量消耗對(duì)于天線結(jié)構(gòu)形狀，發(fā)射范圍的成本和可行性，以及在一可接受范圍內(nèi)未許可電磁輻射發(fā)射器的運(yùn)行，都有巨大影響。通過(guò)圖18中的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)出數(shù)十微安的電路拓樸結(jié)構(gòu)。這種低能量消耗的關(guān)鍵在于許多邏輯硬件借助于可編程邏輯技術(shù)，如可編程邏輯陣列等的體現(xiàn)。
注意，在圖18中串聯(lián)輸入/并聯(lián)輸出設(shè)備1801的輸出處比較的位模式可認(rèn)為是一同步激勵(lì)轉(zhuǎn)發(fā)器的操作碼。由于轉(zhuǎn)發(fā)器可能位于一個(gè)場(chǎng)或其它這種設(shè)備中，裝入一計(jì)時(shí)器1803，用于將從各單元返回SBM的響應(yīng)進(jìn)行時(shí)間分隔。如果SBM將詢問(wèn)每個(gè)現(xiàn)有設(shè)備的話，則計(jì)時(shí)器可省略。這種輪詢/輪詢響應(yīng)方法將在每個(gè)傳感轉(zhuǎn)發(fā)器上使用一專門的操作碼。
圖19表示完成區(qū)分電容傳感所需的儀器的一部分。該方法涉及兩對(duì)與圖15中類似的電極；一個(gè)用作另一個(gè)的參照。圖19中的電路，實(shí)際上消除了對(duì)電極間氣隙分隔(d)的任何依賴，因?yàn)闅庀斗指?d)對(duì)于兩個(gè)電容(C1和C2)是共模參數(shù)。該電路向與兩對(duì)電極的面積比(A1/A2)成比例的輸入激勵(lì)1901提供了增益項(xiàng)。因此，為了產(chǎn)生線性信號(hào)的目的，電極必須制作成使它們的面積比是重疊量的線性函數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于框架中的框格的框格傳感器，包括多路傳感元件陣列；及至少一個(gè)顯示元件，該顯示元件與該傳感元件陣列中的一個(gè)或多個(gè)傳感元件相互作用，以影響由其檢測(cè)的一信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中該至少一個(gè)顯示元件是至少一個(gè)無(wú)源元件。
3.如權(quán)利要求2所述的傳感器，還包括信號(hào)源，該信號(hào)源定位成沿該信號(hào)受到該至少一個(gè)無(wú)源元件影響的方向?qū)⒁惠椛湫盘?hào)引向傳感元件陣列。
4.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其中該至少一個(gè)無(wú)源元件置于傳感元件陣列與信號(hào)源之間。
5.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其中該輻射信號(hào)是電磁的，該至少一個(gè)無(wú)源元件是導(dǎo)電的。
6.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其中該至少一個(gè)無(wú)源元件是一磁體，該多路傳感元件適于測(cè)量不隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其中該磁體安裝在框格上，該陣列安裝在框架上。
8.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其中傳感元件是其狀態(tài)受磁體影響的霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的傳感器，其中每個(gè)霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)具有一聯(lián)接用來(lái)接收一起動(dòng)信號(hào)的起動(dòng)輸入端，每個(gè)霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)具有一輸出端，傳感器還包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)的電路，該電路具有一與該霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)輸入端相聯(lián)的輸出端，用于當(dāng)接收到至少一個(gè)起動(dòng)信號(hào)且霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出被認(rèn)定時(shí)起動(dòng)霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)。
10.如權(quán)利要求9所述的傳感器，其中該電路是微處理器。
11.如權(quán)利要求9所述的電路，其中該電路還包括或門，該或門具有與之相聯(lián)的輸入端，用于接收起動(dòng)信號(hào)和霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出，及與霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)輸入端相聯(lián)的輸出端。
12.如權(quán)利要求11所述的傳感器，還包括與非門，該與非門具有與之相聯(lián)的輸入端，用于接收霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出并起動(dòng)信號(hào)，并具有一代表起動(dòng)后霍耳效應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸出端。
13.如權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括信號(hào)源，該信號(hào)源定位成沿該信號(hào)受到該至少一個(gè)顯示元件影響的方向?qū)⒁惠椛湫盘?hào)引向傳感元件陣列。
14.如權(quán)利要求13所述的傳感器，其中該至少一個(gè)顯示元件置于傳感元件陣列與信號(hào)源之間。
15.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其中該顯示元件安裝在框格上，該陣列和信號(hào)源以彼此相對(duì)的關(guān)系安裝在框架上，顯示元件設(shè)置在它們之間。
16.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其中該輻射信號(hào)是電磁的，該至少一個(gè)無(wú)源元件是導(dǎo)電的。
17.如權(quán)利要求16所述的傳感器，其中該輻射信號(hào)的頻率小于125千赫茲。
18.如權(quán)利要求13所述的傳感器，其中多個(gè)多路信號(hào)源分別將一輻射信號(hào)引導(dǎo)到一共同的接收元件，其中該信號(hào)受顯示元件的影響。
19.如權(quán)利要求18所述的傳感器，其中該至少一個(gè)顯示元件設(shè)置在傳感元件陣列與信號(hào)源之間。
20.如權(quán)利要求19所述的傳感器，其中該顯示元件安裝在框格上，該陣列和信號(hào)源以彼此相對(duì)的關(guān)系安裝在框架上，顯示元件設(shè)置在它們之間。
21.如權(quán)利要求13所述的傳感器，其中多個(gè)信號(hào)源分別將一輻射信號(hào)引導(dǎo)到多個(gè)多路接收元件，其中該信號(hào)受顯示元件的影響。
22.如權(quán)利要求21所述的傳感器，其中該至少一個(gè)顯示元件設(shè)置在傳感元件陣列與信號(hào)源之間。
23.如權(quán)利要求22所述的傳感器，其中該顯示元件安裝在框格上，該陣列和信號(hào)源以彼此相對(duì)的關(guān)系安裝在框架上，顯示元件設(shè)置在它們之間。
24.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其中該輻射信號(hào)是光子，該至少一個(gè)顯示元件是基本上不透明的。
25.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其中該多路傳感元件陣列安裝在框架上，該至少一個(gè)無(wú)源元件安裝在框格上。
26.如權(quán)利要求2所述的傳感器，還用于感應(yīng)框架中多個(gè)框格的位置，其中該多路傳感器陣列安裝在多個(gè)框格中的一個(gè)上，該至少一個(gè)無(wú)源元件安裝在多個(gè)框格中的另一個(gè)上。
27.如權(quán)利要求2所述的傳感器，還用于感應(yīng)框架中多個(gè)框格的位置，其中該多路傳感器陣列安裝在框架上，該至少一個(gè)無(wú)源元件安裝在該多個(gè)框格中的至少一個(gè)上。
28.如權(quán)利要求27所述的傳感器，其中該至少一個(gè)無(wú)源元件還包括多個(gè)無(wú)源元件。
29.如權(quán)利要求28所述的傳感器，其中該多個(gè)無(wú)源元件安裝在該多個(gè)框格上，其中該多個(gè)無(wú)源元件具有一特征，從而一個(gè)框格可與另一個(gè)區(qū)分開(kāi)。
30.如權(quán)利要求29所述的傳感器，還包括處理器，該處理器在將一個(gè)框格與另一個(gè)區(qū)分開(kāi)的特征的基礎(chǔ)上，對(duì)框格之間的重疊量進(jìn)行計(jì)算。
31.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其中該傳感器陣列的跨度小于框格能夠移動(dòng)經(jīng)過(guò)的全部距離，該處理器還根據(jù)所計(jì)算的重疊量對(duì)框格開(kāi)口進(jìn)行計(jì)算。
32.如權(quán)利要求29所述的傳感器，其中該多個(gè)無(wú)源元件是以不同磁性取向安裝的磁體。
33.如權(quán)利要求2所述的傳感器，還用于感應(yīng)框架中多個(gè)框格的位置，該多路傳感元件陣列為第一傳感器陣列，該傳感器還包括作為第二傳感器陣列的另一多路傳感元件陣列，該第一傳感器陣列和第二傳感器陣列串聯(lián)聯(lián)接，并復(fù)合成一連續(xù)傳感器陣列。
34.如權(quán)利要求33所述的傳感器，其中該多個(gè)框格包括安裝在至少一個(gè)垂直框格上的至少一個(gè)水平框格，其中安裝該第一傳感器陣列來(lái)測(cè)量該水平框格的水平框格位置，安裝該第二傳感器陣列來(lái)測(cè)量垂直框格位置。
35.如權(quán)利要求34所述的傳感器，還包括包括第二多個(gè)水平框格的第二垂直框格；與該第一和第二傳感器陣列串聯(lián)并復(fù)合成一個(gè)連續(xù)傳感器陣列的第三傳感器陣列，安裝該第三傳感器陣列來(lái)測(cè)量該第二多個(gè)水平框格的水平框格位置。
36.如權(quán)利要求35所述的傳感器，還包括處理器，該處理器響應(yīng)由第二傳感器陣列報(bào)告的垂直框格位置和由第一和第三傳感器陣列報(bào)告的水平框格位置而對(duì)框格開(kāi)口面積進(jìn)行計(jì)算。
37.如權(quán)利要求36所述的傳感器，還包括垂直傳感器，該垂直傳感器具有一向處理器報(bào)告第二垂直框格位置的輸出端；其中該處理器根據(jù)第二傳感器陣列確定該至少一個(gè)垂直框格與該第二垂直框格之間的重疊量(V2)，及該第二垂直框格的非重疊距離(V3)；該處理器根據(jù)垂直傳感器和重疊量(V2)確定從第二垂直框格的上邊緣至一旁通部分的下邊緣之間的非重疊距離(V1)，及一底部開(kāi)口面積；該處理器根據(jù)非重疊距離(V1)和由第三傳感器陣列報(bào)告的水平框格位置確定第一上部開(kāi)口面積；該處理器根據(jù)非重疊距離(V3)和由第一傳感器陣列報(bào)告的水平框格位置確定第二上部開(kāi)口面積；該處理器根據(jù)重疊量(V2)和由第一和第三傳感器陣列報(bào)告的水平位置確定第三上部開(kāi)口面積；及該處理器確定作為底部開(kāi)口面積、第一上部開(kāi)口面積、第二上部開(kāi)口面積及第三上部開(kāi)口面積之和的總框格開(kāi)口面積。
38.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其中該至少一個(gè)無(wú)源元件是無(wú)源遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器(PRPT)。
39.如權(quán)利要求32所述的傳感器，其中當(dāng)一輸出端發(fā)出顯示入射信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)時(shí)每個(gè)PRPT解碼。
40.如權(quán)利要求39所述的傳感器，其中安裝多個(gè)PRPT用于與每個(gè)框格方格一起移動(dòng)。
41.如權(quán)利要求40所述的傳感器，其中PRPT由一與該P(yáng)RPT電磁耦合的外部能量源驅(qū)動(dòng)。
42.如權(quán)利要求41所述的傳感器，其中PRPT由一與該P(yáng)RPT靜電耦合的外部能量源驅(qū)動(dòng)。
43.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中該顯示元件由一內(nèi)部能量源驅(qū)動(dòng)。
44.如權(quán)利要求43所述的傳感器，其中當(dāng)輸出端發(fā)出顯示入射信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)時(shí)每個(gè)顯示元件解碼。
45.如權(quán)利要求44所述的傳感器，其中安裝多個(gè)顯示元件用于與每個(gè)框格方格一起移動(dòng)。
46.一種用于對(duì)框架中的框格進(jìn)行感應(yīng)的方法，該方法包括在沿該框架的多個(gè)位置接收信號(hào)；及檢測(cè)當(dāng)框格移動(dòng)時(shí)移動(dòng)的無(wú)源元件對(duì)所檢測(cè)的信號(hào)的影響；其中對(duì)接收步驟進(jìn)行多路操作，從而在各位置對(duì)信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立檢測(cè)。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中該多路操作是對(duì)時(shí)間的。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中該多路是對(duì)頻率的。
49.如權(quán)利要求46所述的方法，還包括提供一磁體作為該無(wú)源元件，該磁體的恒定磁場(chǎng)是該信號(hào)。
50.如權(quán)利要求46所述的方法，還包括提供一時(shí)變信號(hào)作為該信號(hào)。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中該無(wú)源元件是無(wú)源遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)發(fā)器，并由所提供的該時(shí)變信號(hào)詢問(wèn)。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，還包括在從該無(wú)源遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)發(fā)器接收的響應(yīng)的基礎(chǔ)上對(duì)框格之間的重疊量進(jìn)行計(jì)算。
53.如權(quán)利要求50所述的方法，還包括通過(guò)當(dāng)框格移動(dòng)時(shí)改變?cè)摕o(wú)源元件的位置而在接收步驟中改變所接收的信號(hào)。
54.一種對(duì)框架中的框格進(jìn)行感應(yīng)的方法，該方法包括在型板中設(shè)置傳感器陣列和無(wú)源元件；當(dāng)框格位置改變時(shí)改變?cè)撔桶?；用該傳感器陣列接收顯示該型板的信號(hào)；及從所接收的信號(hào)導(dǎo)出該框格的位置。
全文摘要
一種通風(fēng)櫥使用多路傳感器來(lái)測(cè)量框格位置。該傳感器發(fā)射和接收元件可以是多路的。另外,該傳感器可使用無(wú)源的、無(wú)源遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器,或者位于框格上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器元件來(lái)測(cè)量框格位置。
文檔編號(hào)F24F7/007GK1333709SQ9981549
公開(kāi)日2002年1月30日 申請(qǐng)日期1999年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月10日
發(fā)明者埃里克·M·德斯羅切爾斯, 史蒂文·J·加尤利, 赫伯特·A·溫特斯 申請(qǐng)人:鳳凰城控制有限公司