專利名稱：低功率rf控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于控制例如窗簾、遮蓬、保護屏幕、投影屏幕、照明系統(tǒng)和控件、電池驅(qū)動無線電設(shè)備、電視和音響裝置等的射頻(rf)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在很多商業(yè)建筑和住處中使用了能夠打開和關(guān)閉的窗簾。這種窗簾的示例包括由例如Spring Industries，Hunter-Douglas，Levellor和Somfy制成的水平百葉窗、垂直百葉窗、折疊簾布、卷起式簾布和格狀簾布。要理解的是，雖然將窗簾的遠程控制設(shè)想用作一個示例性的用途，但是在這里所提出的原理可以應(yīng)用于其它系統(tǒng)，包括但不限于遮蓬、保護屏幕、投影屏幕、照明系統(tǒng)和控件、電池驅(qū)動無線電設(shè)備、電視和音響裝置等，其中期望節(jié)省電池能量。
已經(jīng)提出了用于使窗簾下降或升高或者用于使窗簾的板條在打開和關(guān)閉位置之間運動的幾種有效系統(tǒng)。在結(jié)合在這里被引用作為參考的美國專利No.6,189,592、No.5,495,153和No.5,907,227中披露了這些系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括馬達驅(qū)動齒輪箱，它耦接到窗簾的傾斜桿或卷管。在給馬達供電時，傾斜桿(或卷管)順時針或逆時針轉(zhuǎn)動。這些系統(tǒng)例如可以通過遠程控制單元來操作。通常，這些遠程驅(qū)動系統(tǒng)包括遠程控制單元中的紅外線(IR)發(fā)射器和與百葉窗機械連接的致動器中的IR接收器。在大多數(shù)情況中，接收器保持一直警戒或在接通和斷開之間脈動。因此，在發(fā)射器發(fā)射信號時，接收器可以接收它，但是在脈沖接收器的情況中，只有在接收器處于“接通”狀態(tài)中時，接收器才能夠接收它。接收器為了正常工作可能需要較大量的電流。因此，如果接收器由直流電源例如電池供電，則它能夠?qū)㈦姵氐碾娧杆俸谋M。另一方面，使接收器在接通和斷開之間連續(xù)脈動能夠幫助提高電池使用壽命，但是電池仍然會相對快速地流失能量，因為在“斷開”和“接通”之間的占空比必須相對較短以避免錯過用戶信號。即使這樣，從用戶在遠處按動控制按鈕時到窗簾開始運動之間仍然存在無法接受的延遲。
從專利US5,134,347已知一種用于操作簾布的無線控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括遠程控制裝置以及與簾布相聯(lián)系的控制器和接收器。接收器由控制器周期性地供電和斷電。在供電期間，接收器計數(shù)它能夠檢測到的控制信號邊緣的數(shù)量。如果在供電時期最后邊緣數(shù)量小于三個，則將接收器斷電。相反，如果邊緣數(shù)量為三個或更多，則在預(yù)定時期內(nèi)給接收器供電，從而使之能夠接收控制信號。
從EP1404043中已知一種包括主機和從機的通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，主機和從機如此同步，從而主機只在預(yù)定時刻向從機發(fā)送消息，在這些時刻給主機和從機供電。但是，如果主機和從機不再同步，則它們切換到另一個操作模式，其中主機發(fā)送包括長前導(dǎo)部分和數(shù)據(jù)部分的信號并且其中周期性地給從機供電以檢測信號。
雖然這些系統(tǒng)能夠節(jié)省能量，但是它們需要在相當長的時期內(nèi)給接收器供電。
本發(fā)明的目的在于提供這樣一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠克服上述缺陷并且相對于現(xiàn)有技術(shù)的已知系統(tǒng)提供了改進。尤其是，本發(fā)明能夠使能耗最小化并且使響應(yīng)時間最小化。
發(fā)明概述這個目的是用如權(quán)利要求1所限定的系統(tǒng)實現(xiàn)的。
該系統(tǒng)的各個實施方案由從屬權(quán)利要求2至14所限定。
用于例如但不限于窗簾、遮蓬、天窗蓋和屏幕等部件的射頻(rf)控制系統(tǒng)包括可以由用戶操縱來發(fā)射無線rf信號的遠程控制裝置。rf接收器與該部件相關(guān)聯(lián)并且被配置來處理rf信號。另外，控制器與該部件相關(guān)聯(lián)以便控制接收器。控制器通過只是周期性地給接收器供電來節(jié)省能量。在一個實施方案中，遠程裝置在發(fā)射命令信號之前發(fā)射一系列前導(dǎo)脈沖。在該實施方案中，控制器使接收器在第一供電時期內(nèi)被供電，然后在沒有檢測到前導(dǎo)信號的情況下斷電一段短暫時期，然后供電第二供電時期，然后在沒有檢測到前導(dǎo)信號的情況下，在重新給接收器再供電之前斷電比所述短暫時期更長的長時期。
或者，假設(shè)前導(dǎo)脈沖信號例如每隔五毫秒重復(fù)，則需要第一接收器供電以采樣是否檢測到前導(dǎo)信號。由于認識到?jīng)]有檢測到前導(dǎo)信號可能意味著遠程裝置沒有發(fā)射前導(dǎo)信號，也可能意味著是在現(xiàn)有前導(dǎo)信號的空閑時期內(nèi)給接收器供電的，所以在休眠時段后可以給接收器供電第二時間，其長度在已經(jīng)產(chǎn)生了前導(dǎo)信號的情況下，確保在前導(dǎo)脈沖的至少一個時間周期中可以檢測到。
在另一個實施方案中，遠程裝置在命令信號之前發(fā)射單個長前導(dǎo)脈沖(例如，六十毫秒)，并且控制器在前導(dǎo)脈沖時期內(nèi)的某個時間上給接收器臨時供電。在任何情況中，一旦感測到前導(dǎo)信號，接收器就保持被供電，以檢測隨后的命令信號。
在一個優(yōu)選實施方案中，前導(dǎo)信號包括多個脈沖，并且每個脈沖的占空比超過百分之五十(50％)。前導(dǎo)信號包括至少六個脈沖并且更優(yōu)選為十二個脈沖。
如下面進一步提出的一樣，在一些實施方案中，控制器在所述長時期的至少大部分期間內(nèi)以較低的時鐘頻率工作，并且至少在給接收器供電時以較高的時鐘頻率工作。如果對控制器有利的話，控制器可以就在所述長時期之后，在給接收器供電之前以低頻和高頻之間的中頻工作。
如果期望的話，可以使至少一個旁路電容器與接收器和地電連接。如在這里所認識到的一樣，該接收器的旁路電容器充電的時間隨著電容大小而變化，并且電容器越大則充電時間越長，因此在使接收器可運行時的延遲更長。因此，在一個優(yōu)選實施方案中，旁路電容器可以具有低于500皮法(500pF)的電容。多個旁路電容器可以設(shè)有至少一個電容基本上不大于100皮法(100pF)的旁路電容器。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些小電容使得接收器響應(yīng)時間更快，并且不會過度降低接收器性能。
另外，一些實施方案可以使用表面聲波(SAW)諧振電路，以建立用于接收器的中頻(IF)振蕩器。在使用SAW諧振器時，可以使LC濾波器與接收器相連以便對IF信號進行過濾。另外，可以通過至少一個電池給部件供電，并且該系統(tǒng)可以包括電插入在電池和接收器之間的DC-DC下變換器以給接收器提供電壓，并且在最小功率損耗下明顯降低電池消耗。
在另一個方面中，用于部件的射頻(rf)控制系統(tǒng)包括可以由用戶操縱來發(fā)射無線rf信號的遙控裝置以及與部件相關(guān)聯(lián)并且被配置來處理rf信號的rf接收器。控制器控制接收器?？刂破髟谥辽俅蟛糠纸邮掌魉邥r期內(nèi)以較低的時鐘頻率工作，并且至少在給接收器供電時以較高的時鐘頻率工作。
在另一個方面中，用于部件的射頻(rf)控制系統(tǒng)包括由用戶操縱來發(fā)射無線rf信號的遙控裝置以及與部件相關(guān)聯(lián)并且被配置來處理rf信號的rf接收器?？刂破骺刂平邮掌鳌Ｖ辽僖粋€旁路電容器與接收器以及地電連接。旁路電容器具有低于500皮法(500pF)的電容。
在另外一個方面中，用于部件的射頻(rf)控制系統(tǒng)包括由用戶操縱來發(fā)射無線rf信號的遙控裝置以及與部件相關(guān)聯(lián)并且被配置來處理rf信號的rf接收器?？刂破骺刂平邮掌?。表面聲波(SAW)諧振電路被配置為接收器的中頻(IF)振蕩器。如在這里所認識到的一樣，這種濾波器優(yōu)選地比傳統(tǒng)的鎖相環(huán)振蕩器啟動得更快。
在另一個方面中，用于部件的射頻(rf)控制系統(tǒng)包括由用戶操縱來發(fā)射無線rf信號的遙控裝置以及與部件相關(guān)聯(lián)并且被配置來處理rf信號的rf接收器?？刂破骺刂平邮掌鳌１景l(fā)明認識到，系統(tǒng)電池可以提供比接收器所需的電壓更高的電壓。因此，可以將DC-DC下變換器電插入在電池和接收器之間，以給接收器提供電壓。
在另一個方面中，用于部件的射頻(rf)控制系統(tǒng)包括由用戶操縱來發(fā)射無線rf信號的遙控裝置以及與部件相關(guān)聯(lián)并且被配置來處理rf信號的rf接收器?？刂破骺刂平邮掌??？刂破髯赃m應(yīng)地調(diào)節(jié)噪聲閾值，高于該閾值的載波必須被檢測出來，以指示控制信號的存在。本發(fā)明理解該特征減少了響應(yīng)于噪聲而不是來自發(fā)射器的期望信號來給接收器供電的次數(shù)。
附圖的簡要說明參照以下附圖將最清楚地理解本發(fā)明在其結(jié)構(gòu)和操作方面的細節(jié)，在這些附圖中相同的參考標號指代相同的部分，并且其中

圖1為在一個所期望的環(huán)境中所示的窗簾致動器的透視圖，并且切除了部分機頭導(dǎo)軌；圖2為一方框圖，顯示出本發(fā)明的接收器和控制器；圖3為在第一范例中來自遠程控制單元的信號的示意圖；圖4為在其它范例中來自遠程控制單元的信號的示意圖；圖5為優(yōu)選的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；并且圖6為當前邏輯部分的流程圖。
優(yōu)選實施方案的詳細說明首先參照圖1，為了舉例說明的目的，機動窗簾總體上用10表示，它包括窗簾14的致動器，例如可轉(zhuǎn)動桿12，所述窗簾14例如但不限于具有可升起(通過卷起)和可下降(通過滾下或打開)簾布16的簾布組件。如所示一樣，傾斜桿12通過零件18可轉(zhuǎn)動地安裝在窗簾14的機頭導(dǎo)軌20中。在一些實施方案中，傾斜桿12為一管。
雖然將卷起式簾布顯示為本低功率rf控制系統(tǒng)的一個非限定的應(yīng)用實施例，但是要理解的是，在這里所披露的rf控制系統(tǒng)可以用在廣泛的其它用途中以控制所想控制的裝置。例如，本發(fā)明應(yīng)用于可升起和可下降的折疊簾布和格狀簾布以及能夠升降的投影機屏幕、遮蓬等。而且，本發(fā)明也可以應(yīng)用于只傾斜系統(tǒng)。因此例如桿12可以為簾布、遮蓬或投影機屏幕或保護屏幕的卷起桿、或者水平(或垂直)百葉窗的傾斜桿、或者其它類似的操作裝置。因此要進一步理解的是，本發(fā)明的原理適用于廣泛的窗簾和其它物體，包括但不限于以下東西垂直百葉窗、折起式折疊簾布、卷起簾布、格狀簾布、天窗蓋等。在結(jié)合進來用作參考的美國專利No.6,433,498中披露了這種簾布的動力驅(qū)動形式。還有，rf控制系統(tǒng)可以用來控制照明系統(tǒng)和控件，以及電池驅(qū)動的無線電設(shè)備、電視和音響等。
在所示的非限定示例性實施方案中，窗簾14安裝在窗架22上以覆蓋窗戶24，并且桿12可以繞著其縱軸轉(zhuǎn)動。桿12可以接合可用戶操縱的短棒(未示出)。在桿12繞著其縱軸轉(zhuǎn)動時，簾布16在打開形態(tài)和關(guān)閉形態(tài)之間上升或下降。
圖1顯示出機動窗簾10可以包括用于接收用戶命令信號的控制信號接收器，優(yōu)選為信號傳感器26。優(yōu)選的是，通過手持式用戶命令信號發(fā)生器28產(chǎn)生用戶命令信號，該發(fā)生器為以例如在100MHz和1000MHz之間并且可能在400和500MHz(400MHz-500MHz)之間的頻率，更優(yōu)選地以433MHz并且還更優(yōu)選地以433.42MHz工作的射頻(RF)遠程控制單元。射頻遙控單元還可以以868MHz或以2.4GHz或以任意其它授權(quán)頻率工作。用戶命令信號可以包括打開、關(guān)閉、上升、下降等。也可以設(shè)有手動開關(guān)29以便在本地操作下面所述的馬達。
電路板30可以設(shè)置在機頭導(dǎo)軌20中，并且可以例如通過螺釘(未示出)或其它公知方法緊固在機頭導(dǎo)軌20上。優(yōu)選的電路板30包括下面所述的用來處理控制信號的微處理器或控制器。另外，該電路板30包括如下面進一步提出的rf接收器，它被連接來受到微處理器或控制器的控制。
圖1顯示出優(yōu)選地通過將馬達32栓接到齒輪箱34，而將小型輕便的電動機32耦接到齒輪箱34。將齒輪箱34與桿12鍵接，從而隨著齒輪箱34中的齒輪轉(zhuǎn)動，桿12轉(zhuǎn)動。
要理解的是，馬達32與電路板30電連接。為了給馬達32供電，一個或多個(在圖1中顯示出四個)主dc電池36例如AA堿性電池或鋰電池可以安裝在機頭導(dǎo)軌20上并且與電路板30連接。優(yōu)選的是，電池36為馬達的唯一電源，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于從公用ac電網(wǎng)供電的電動窗簾和其它物體。
如下面更詳細地描述的一樣，用戶可以操縱信號發(fā)生器28以產(chǎn)生出由信號傳感器26感測并且發(fā)送給電路板30中的信號處理電路的信號。接著，在位于電路板30上的處理器的控制下，根據(jù)由信號發(fā)生器28所產(chǎn)生的信號將在電池34和馬達32之間的電通路閉合以給馬達32供電并且使窗簾打開或關(guān)閉。
在其它系統(tǒng)的情況中，電路板30上的處理器例如可以在接收到適當命令信號時根據(jù)當前原理給照明系統(tǒng)供電，或者使遮蓬或屏幕上升或下降或者打開或關(guān)閉電池驅(qū)動的無線電設(shè)備、TV或音響。
現(xiàn)在參照圖2，可以看到在所控制的設(shè)備中的電路板30上的接收器、控制器和支持電路。概括地說，在圖2和3中所示的當前接收系統(tǒng)使用非常低的功率，因此明顯延長了電池使用壽命。如下面所詳細闡述的一樣，在該示例性非限定實施方案中并且由于在這里的發(fā)明特征，接收器非常靈敏并且它只在七十毫秒內(nèi)接通、完全穩(wěn)定并且開始接收信號。
顯示出rf接收器40根據(jù)本領(lǐng)域公知的rf原理，通過預(yù)放大器44和表面聲波(SAW)濾波器46與天線42連接。該非限定的示例性rf接收器40為Philips超外差式SA636接收器集成電路。因此，雖然在圖2中顯示出其引線和引線連接的細節(jié)，將只對本發(fā)明的顯著改進之處進行說明，但是要理解的是，這里所給出的原理同樣可以用于其它接收器。
如所示一樣，接收器40包括本振48，用于將rf信號下變頻為IF。該本振48可以為普通的鎖相環(huán)(PLL)合成器，但是在該優(yōu)選實施方案中本振48由表面聲波(SAW)諧振電路構(gòu)成，它能夠比PLL合成器啟動快得多，并且如本發(fā)明所認識到的一樣，這樣通過減少啟動時間而節(jié)省了能量。SAW諧振電路優(yōu)選可以在10至15毫秒中啟動。
但是如在這里也認識到的一樣，會發(fā)生可用的SAW諧振電路沒有提供足夠的頻率間隔，在其它情況下需要足夠的頻率間隔來允許使用現(xiàn)有的IF濾波器。因此，在該優(yōu)選實施方案中，LC濾波器50優(yōu)選為具有低值耦合電容器C23、C25的離散橢圓LC濾波器與接收器40相連，以便對IF信號進行過濾。LC濾波器50包括與耦合電容器C23、C25串聯(lián)并且與電路電容器C38并聯(lián)的第一和第二電感器L8、L9(具有圖2中所示的以亨利為單位的電感值，這些電感值是示例性的、非限制的)。如所示一樣接地電容器C24可以串聯(lián)連接在位于電感器之間的抽頭和地之間。
另外，優(yōu)選的接收器40與旁路電容器C15、C17、C18、C19、C22、C37、C20和C21相連，它們?nèi)缢疽粯邮菇邮掌?0與地連接并且創(chuàng)新地具有低電容，它比對于所示的特定示例性rf接收器40設(shè)計而言的1/10微法的傳統(tǒng)電容低很多。更具體地說，在所示的非限定實施方案中，旁路電容器C15具有220皮法(220pF)的電容，并且其余的旁路電容器具有100皮法(100pF)的電容。本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些低電容使得接收器40的啟動時間快得多，且不會如其它情況所預(yù)計出現(xiàn)的一樣過度降低接收器的靈敏度。
另外，rf接收器40優(yōu)選通過由DC-DC下變換器52產(chǎn)生出的3伏直流(3vdc)供能，該變換器插入在圖1所示的電池和接收器40之間。下面參照圖5更全面地給出變換器52的細節(jié)。較不理想的是，可以使用串聯(lián)穩(wěn)壓器作為DC-DC變換器，或者可以從3伏電池和所謂的“鈕扣電池”給接收器直接供電。下面所給出的優(yōu)選變換器是優(yōu)選的，因為它在很小的功率損耗的情況下將電池電壓轉(zhuǎn)換成可以由接收器40使用的3伏特，從而進一步延長電池使用壽命。
至此，上述部件主要涉及迅速給rf接收器40供電以減少接收器的啟動時間，從而節(jié)省能量。但是圖2還顯示出這樣的部件，它們用來在給接收器40供電時處理從圖1中的遠程控制裝置28接收到的命令信號。為了理解圖2的這些部件如何工作，暫時參照圖3。
為了與可以提供具有速率為200脈沖/秒，占空比為45％至55％的六個或十二個前導(dǎo)(預(yù)同步、非數(shù)據(jù)命令)脈沖的前導(dǎo)部分的系統(tǒng)之間具備兼容性，可以如此實施優(yōu)選實施方案，其中遠程控制裝置發(fā)送占空比為55％的12個前導(dǎo)脈沖。可以采用其它脈沖速率和脈沖數(shù)?？刂茦藴士梢园ㄔ诓僮髡呙詈拖到y(tǒng)響應(yīng)之間的可接受的時間延遲、可以分配給前導(dǎo)部分的該延遲時間的量和所允許的占空比。例如，可以采用例如60毫秒的單個長前導(dǎo)脈沖信號，在該情況中需要給接收器供電至在該期間只采樣一次，或者可以采用速率為1000脈沖/秒，占空比為55％的六十個脈沖。
在圖3中所示的具體實施方案中，其中采用占空比為55％的12個脈沖，來自遠程控制裝置28(圖1)的信號可以包括多個前導(dǎo)脈沖(在圖3中標為“pre sync(預(yù)同步)”)，之后為單個同步脈沖(在圖3中標為“sync(同步)”)和長編碼控制信號，它們可以為56位Manchester編碼信號。在一些非限定實施方案中可以使用6至12個前導(dǎo)脈沖。這些前導(dǎo)脈沖具有超過50％的占空比，并且優(yōu)選具有大約55％的占空比。在一個實施方案中，為此，每個前導(dǎo)脈沖的長度可以為2.75ms，并且在這些脈沖之間間隔2.25ms。同步脈沖其長度可以為4.8ms，并且與數(shù)據(jù)位間隔開640μs。在發(fā)送出編碼控制信號之后，到下一個同步脈沖開始可以經(jīng)過62.5ms。
在其它實施方案中，同步脈沖可以省略并且通過“pre sync”前導(dǎo)部分來實現(xiàn)整個同步步驟。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解上述幅移鍵控或者開關(guān)鍵控調(diào)制允許盡可能少地對接收器進行采樣以便節(jié)能，同時確保檢測到至少一部分前導(dǎo)，以指示將要接收到控制信號。
但是如上所述，可以使用其它前導(dǎo)脈沖產(chǎn)生和檢測范例。如果遠程裝置在命令信號之前可以發(fā)射例如大約60毫秒的單個長前導(dǎo)脈沖，則控制器可以在前導(dǎo)脈沖周期內(nèi)的某個時間上給接收器臨時供電。在任何情況中，一旦感測到前導(dǎo)，則保持給接收器供電以檢測隨后的命令信號。
優(yōu)選的是，前導(dǎo)周期的整個持續(xù)時間大于30ms并且小于120ms。
在圖4中顯示出前導(dǎo)脈沖產(chǎn)生和檢測范例的其它實施例，其各個實施例顯示出一系列前導(dǎo)脈沖“P”，它們具有例如5毫秒的周期(標為“單個pre-sync脈沖周期”)。在實施例1中，遠程控制裝置產(chǎn)生占空比為55％的12個預(yù)同步脈沖“P”。喚醒條；“B”表示接收器何時由控制器供電。如在實施例1中所示一樣，喚醒事件兩兩一組出現(xiàn)。在實施例1中，一組內(nèi)的喚醒條“B”兩者間隔一個脈沖周期的一半。這確保了在先前沒有發(fā)出任何脈沖“P”，但是來自遠程控制裝置的信號已經(jīng)由用戶產(chǎn)生時如果出現(xiàn)了第一喚醒事件，則由于55％的脈沖占空比，在下一個脈沖“P”期間將出現(xiàn)第二喚醒事件(因此接收器將檢測到該下一個脈沖)。如圖4所示，在整個預(yù)同步周期的長度結(jié)束之前出現(xiàn)下一組兩個喚醒事件B′。
實施例2顯示出大致相同的范例，除了脈沖“P”只是以45％的占空比工作。在該實施例中，接收器喚醒事件三個一組出現(xiàn)，并且一組喚醒事件相互間隔一個脈沖周期的三分之一，從而確保了在用戶已經(jīng)使用遠程控制裝置產(chǎn)生出命令信號的情況下檢測到脈沖“P”。如圖4所示，在整個預(yù)同步周期的長度結(jié)束之前出現(xiàn)下一組三個喚醒事件B′。
實施例3顯示出另一個范例，其中遠程控制裝置只是產(chǎn)生單個長預(yù)同步脈沖“P”，并且在小于脈沖周期的時間間隔上產(chǎn)生兩個接收器喚醒事件B、B′?，F(xiàn)在要理解的是，在圖4所示的所有前三個實施例中，在也被稱為“前導(dǎo)”的預(yù)同步信號的整個時間間隔內(nèi)出現(xiàn)了多組喚醒事件，并且在單個脈沖周期內(nèi)出現(xiàn)了單組多個事件。
在圖4中的實施例4和5顯示出這樣的范例，其中在預(yù)同步信號的整個時間間隔內(nèi)出現(xiàn)了多個喚醒事件，但是在任意給定的脈沖周期內(nèi)只出現(xiàn)了單個喚醒事件。在實施例4中，遠程控制裝置以55％的占空比產(chǎn)生12個脈沖“P”，并且每個周期的兩個接收器喚醒事件B、B′如所示一樣相互在時間上間隔小于整個預(yù)同步信號周期的一半。相反，在實施例5中，遠程控制裝置以45％的占空比產(chǎn)生12個脈沖“P”，并且三個接收器喚醒事件B、B′、B″如所示一樣相互在時間上間隔小于整個預(yù)同步信號周期的三分之一。
回來參照圖2，一慢接收器信號強度指示器濾波器54和一快接收器強度指示器濾波器60與接收器40和控制器56連接，用來通過下面參照圖6所述的控制器56在分析之前進行如下處理。兩個濾波器可以由Salen key噪聲濾波器實現(xiàn)，并且慢濾波器54具有例如200微秒(200μs)的時間常數(shù)，而快濾波器60具有例如10微秒(10μs)的時間常數(shù)?？鞛V波器60的輸出被微控制器56用來確定是否已經(jīng)檢測到載波信號。在檢測到載波信號時，微控制器56使用慢濾波器54的輸出來檢測信號的持續(xù)存在(或不存在)以降低噪聲影響。與微控制器56連接的比較器58接收慢濾波器54的輸出，以給微控制器56提供數(shù)字信號。這通常被稱為“限幅器”。
轉(zhuǎn)到控制器56，在非限定實施方案中，控制器56可以用MicrochipTechnologies制造的IC型16LF819-I/SO來實施，要理解的是當前的原理可以應(yīng)用于如在這里所述一樣工作的任意控制器(可以不同地稱為“微控制器”、“處理器”、“微處理器”或“中央處理單元”)。如所示一樣，給復(fù)位電路62供電可以用來在初始給控制器56通電時使它復(fù)位。
如這里所指的一樣，控制器56不僅處理來自接收器40的信號以確定如何控制例如具有相應(yīng)接口68、70的系統(tǒng)64、66(例如部件馬達、光開關(guān)等)，而且它也根據(jù)下面的內(nèi)容將接收器40接通和斷開。為此，設(shè)置可以由PNP晶體管實現(xiàn)的開關(guān)72，它在下面的邏輯決定接通接收器40時由控制器56選擇地閉合，以使來自變換器52的電壓(在圖2中的“+3.0V”)接通到接收器40上(如在圖2中由“3V RF”引線所示一樣)。另外，控制器56可以編程為接受來自特定遠程控制裝置的命令。在該情況中，當用戶在適當?shù)夭倏v圖1所示的遠程控制裝置28的同時按壓程序按鈕76時，控制器56點亮程序發(fā)光二極管(LED)74，以表明來自遠程控制裝置28的信號由控制器56存儲以供將來識別。
由控制器56提供的特定類型的部件控制邏輯在各個部件之間是不同的，并且對于當前低功率rf控制系統(tǒng)而言不是關(guān)鍵。在這里被結(jié)合作為參考的美國專利No.6060852中披露了控制器56在卷起式窗簾方面可以實現(xiàn)的一種控制邏輯的細節(jié)?？梢圆捎闷渌愋偷目刂品独齺眄憫?yīng)來自遠程控制裝置28的用戶產(chǎn)生的命令信號，例如用于窗簾的簡單“打開”和“關(guān)閉”命令，用于屏幕的“上”和“下”命令，以及用于照明系統(tǒng)、無線電設(shè)備、TV和其它電子或電氣部件的“接通”和“斷開”命令?？刂破?6根據(jù)其中脈沖的定時解碼控制信號中的數(shù)據(jù)。
在詳細描述控制器56如何控制接收器40降低功耗之前，現(xiàn)在參照圖5中的電路圖對優(yōu)選的非限定DC-DC變換器52進行說明，如上所述該變換器用來以最小功率損耗將電池電壓轉(zhuǎn)換成供接收器40使用的3伏特。該優(yōu)選的非限定變換器52的技術(shù)規(guī)范為a.輸入電壓5V至14Vb.輸出電流0mA至15mAc.效率在50μA輸出下最低70％在15mA輸出下最低80％本發(fā)明針對使用DC-DC變換器的優(yōu)點作出以下論述。期望使用“AA”電池使小窗簾工作大約4年，該電池在這期間提供了大約75微安(75μA)的平均電流。假設(shè)使用線性穩(wěn)壓器代替DC-DC變換器來給接收器供電，則它將消耗大約50微安，并且窗簾控制器消耗另一個10微安，從而只留下15微安來驅(qū)動窗簾。如果每個星期使小窗簾完全上升和下降一次，則所需的平均電流大約為7微安，從而在窗簾每個星期操作不超過兩次的情況下，該電池將持續(xù)四年。但是使用DC-DC下變換器導(dǎo)致將接收器電流要求降低為小于20微安，從而使得在四年時期內(nèi)進行三倍多的操作。為此，DC-DC變換器在該示例性的非限定實施方案中是優(yōu)選的。
參照圖5的示意圖，非限定的示例性DC-DC變換器52如下操作。在該電路的左手部分上的“IC6”為微功率線性穩(wěn)壓器，它在變換器52開始操作之前通過雙二極管D4的引線2和電阻器R61給電路供電。另外，穩(wěn)壓器“IC6”通過電阻器R44和R43給比較器IC7的引線4提供參考電壓。在來自電阻器R46和R45所提供的+3.0V的反饋低于參考電壓時，使比較器的輸出變低，從而使晶體管Q10和Q9導(dǎo)通，使電感器L1的輸入升高至電池電壓。這使得電流開始流經(jīng)電感器L1，從而給輸出濾波器電容器C10和C33充電。電容器C41提供AC磁滯，以使比較器IC7的輸出保持低，直到從電容器C41排干電荷。在主要由電容器C41和電阻器R46和R45所形成的時間常數(shù)決定的時間之后，比較器IC7的引線3上升為高于引線4，從而使比較器IC7的輸出變高，這使晶體管Q10和Q9截止。這中斷了電流流經(jīng)晶體管Q9。但是，電感器L1反抗流經(jīng)電流的任何突變，因此使電感器L1的輸入降低，直到它找到另一個電流源。就在它通過接地電位之后，D6中的兩個二極管導(dǎo)通以提供電流源。在輸入上原先為正的電感器兩端的電壓現(xiàn)在為負，大約為3.3V，從而減緩并且最終停止電流流動。在該電流停止時，電感器L1的輸入升高，二極管D6截止，并且最終電感器兩端的電壓為零。流經(jīng)電感器L1的電荷存儲在電容器C10和C33中。因為電容器C10的電容較大，所以在輸出端的電壓+3.0V的變化小于3mV，從而對由接收器40所需的脈沖負載提供極好的調(diào)節(jié)。
因為在各種受控裝置中使用的電池電壓的范圍較寬，所以可以提供第二反饋路徑來補充經(jīng)過電阻器R46的路徑。如果電感器L1原先在固定的時期內(nèi)一直與電池連接，而不管電池電壓如何，那么從電池轉(zhuǎn)移到輸出電容器的電荷量將隨著電感器L1兩端的電壓的平方變化。如果電感器L1與低電池電壓連接的時間足以提供用來驅(qū)動接收器40的電流，則在高電池電壓下，電感器L1將飽和，從而使變換器的用途失效。因此，第二反饋路徑由電阻器R47和二極管D5提供。該反饋與電池電壓成正比，但只是在晶體管Q9導(dǎo)通期間，從而晶體管Q9在高電池電壓情況下導(dǎo)通的時間與低電池電壓相比縮短很多。在D4的引線1上的二極管的用途在于防止比較器IC7的引線3上的電壓過度升高至高于供應(yīng)電壓，否則會損壞比較器IC7。電容器C40為送往比較器IC7的引線4的參考電壓提供濾波器，從而使電壓沒有噪聲。電容器C36為使比較器IC7穩(wěn)定所需的輸出電容器。
因此，在所示的優(yōu)選的非限定實施方案中，變換器52在很寬的負載范圍內(nèi)高效工作，因為a.使用了非常小的參考電流和反饋電流——每個都為280nA，b.使用了低電流比較器，典型地為600nA，c.采用了平均為400nA的最小開關(guān)驅(qū)動電流，d.在D6中采用了低正向電壓，e.采用了電感器時間常數(shù)乘以其飽和電流的高乘積。
還優(yōu)選的是，存儲電容器(C10)具有較低的等效串聯(lián)電阻(ESR)，以使輸出上的波紋電壓最小。
現(xiàn)在參照圖6，可以看到由控制器56用來給接收器40供電和斷電所使用的優(yōu)選邏輯的細節(jié)。該優(yōu)選邏輯在圖4的實施例1中實施。如本發(fā)明所期望的一樣，在用戶按動在圖1所示的遠程控制裝置28上的命令按鈕時，產(chǎn)生rf命令信號，該信號之前為重復(fù)的前導(dǎo)部分(表示載波)，表明后面將是命令數(shù)據(jù)。該優(yōu)選前導(dǎo)部分包括多個脈沖，每個脈沖具有5毫秒的周期和超過百分之五十(50％)的占空比，例如每個脈沖可以具有55％的占空比。前導(dǎo)部分包括至少六個脈沖，并且更優(yōu)選包括12個脈沖。前導(dǎo)部分如下所述周期性發(fā)出。
記住，用來控制給接收器40供電的邏輯在狀態(tài)100處開始并且前進至判斷菱形框102，其中它確定是否到了喚醒(供電)接收器的時間。如果是，則邏輯前進至方框104以使控制器56的時鐘頻率升高至中頻例如125KHz，該控制器在接收器40處于長睡眠期間以30KHz運行。時鐘在該中頻下運行預(yù)定的啟動時間，例如2毫秒，這時邏輯前進到方框106以使時鐘頻率升高至4MHz。然后在方框108處給接收器供電一段短暫的喚醒時間周期，例如80毫秒，從而利用參照圖2所述的部件優(yōu)點來快速實現(xiàn)操作效力。優(yōu)選的是，該激活周期的持續(xù)時間不大于40μs并且小于160μs。
上述操作的原因在于，如在這里所認識到的一樣，控制器56在接收器40供電期間必須完全準備好分析接收器40的輸出，這需要控制器以4MHz的時鐘頻率運行。但是，在以這個頻率運行時，消耗了相對較多的能量，從而在沒有給接收器供電時，控制器只以30KHz工作，從而節(jié)省能量。但是如這里所進一步了解的一樣，控制器56在從30KHz過渡到更高頻時具有例如2毫秒的啟動時間，但是幾乎可以瞬時從中頻(例如125KHz)變?yōu)樘幚韥碜越邮掌?0的信號所需的高頻(例如，4MHz)。在該啟動時間內(nèi)以高頻運行，如在這里所認識到的一樣，消耗了太多的能量。因此，控制器56在啟動時間內(nèi)以中頻運行以進一步節(jié)省能量，并且一旦已經(jīng)完成了過渡，則以所需的高頻運行。
當在方框108處給接收器40供電時，邏輯前進到判斷菱形框110以確定在喚醒時間內(nèi)是否已經(jīng)檢測到前導(dǎo)部分。如果是，則接收器在方框112處保持被供電，并且來自遠程控制裝置28的命令信號由控制器56適當?shù)靥幚硪允故芸匮b置64和/或66完成由命令信號表示的動作。一旦該命令完成，則該邏輯結(jié)束以在開始狀態(tài)100處重新開始。
相反，當在喚醒期間在判斷菱形框110處沒有檢測到前導(dǎo)部分時，則將接收器40斷電并且振蕩器在方框114處返回到中頻持續(xù)一段短暫的“打盹”時間例如2.5毫秒。在其打盹之后，在方框116處再次給接收器40供電一段短暫的喚醒時間，并且使時鐘速度增大至高頻。
當在方框116處給接收器40供電時，邏輯前進到判斷菱形框118以確定在喚醒時間內(nèi)是否已經(jīng)檢測到前導(dǎo)部分。如果是，則接收器在方框112處保持通電，并且由控制器56處理來自遠程控制裝置28的命令信號。一旦該命令完成，則該邏輯結(jié)束以在開始狀態(tài)100處重新開始。
相反，當在喚醒期間在判斷菱形框118處沒有檢測到前導(dǎo)部分時，在方框120處使接收器40斷電一段長睡眠時間例如54毫秒。這時，控制器56的時鐘頻率在方框122處降至低(例如30KHz)速，并且在該長睡眠時期結(jié)束時該邏輯返回到判斷菱形框102，以返回肯定的測試結(jié)果。
這樣，該系統(tǒng)10在接收器40的喚醒周期之間盡可能長時間地等待，以降低能耗，并且仍然確保檢測出所出現(xiàn)的第一傳送。
本發(fā)明還考慮到在控制器56中的其它邏輯，以自適應(yīng)地建立噪聲閾值，以便改變環(huán)境rf噪聲水平。一般來說，在圖2中所示的比較器電路和控制器56忽略了信號強度低于標稱噪聲閾值的信號。但是，可以如下調(diào)節(jié)噪聲閾值(必須檢測出高于它的載波以開始上面的邏輯)，以便改變周圍rf噪聲水平。起初，在還沒有檢測到任何控制信號時，兩個濾波器54、60的噪聲閾值設(shè)定得相對較低。但是當控制器56確定已經(jīng)檢測到偽載波時(如試圖處理信號而沒有成功解碼信號的情況一樣)，控制器56升高噪聲閾值，高于它的載波必須被檢測到，以啟動上面的邏輯。
在該說明書中，術(shù)語“接收器被激活(激勵)”指的是它能夠檢測信號，而術(shù)語“接收器被停用”指的是它處于這樣一個模式中其中它需要極少的能量或者優(yōu)選根本不需要任何能量，并且其中它不能檢測信號?？梢酝ㄟ^使接收器與電源裝置連接來激活接收器，并且通過使之與電源裝置斷開來停用它。也可以在給接收器供電的情況下，通過使其元件中的一個切換到特定的空閑狀態(tài)來停用接收器。例如，可以通過阻斷本振48或者通過將其“功率下降”輸入(PWR DOWN，引線8)連接到低邏輯電平(GND)來停用接收器40。
前面所述的系統(tǒng)為一種rf系統(tǒng)，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它系統(tǒng)，尤其是IR系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，用于至少部分響應(yīng)于來自可由用戶操縱的遠程控制裝置(28)的信號來操作部件(10)，該系統(tǒng)包括至少一個配置為在被激活時處理信號的接收器(40)以及至少一個控制器(56)，該控制器(56)使接收器(40)在包括至少一個激活時期(B，B′，B″)的喚醒事件期間被周期性地激活，如果在喚醒事件期間沒有檢測到任何信號則使接收器(40)被停用，其特征在于所述信號在位于至少一個數(shù)據(jù)命令信號之前的預(yù)同步周期內(nèi)包括至少一個前導(dǎo)脈沖(P)，并且按照以下方式根據(jù)一系列喚醒事件激活接收器(40)在預(yù)同步周期的整個持續(xù)時間內(nèi)，至少在兩個激活時期內(nèi)激活所述接收器，并且在前導(dǎo)脈沖期間出現(xiàn)至少一個激活時期。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，在第一喚醒事件結(jié)束和下一個喚醒事件開始之間的時間段大于所述預(yù)同步周期的整個持續(xù)時間的70％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)同步周期包含一個前導(dǎo)脈沖(P)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)同步周期包含幾個前導(dǎo)脈沖(P)。
5.如權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)同步周期包含6至12個前導(dǎo)脈沖(P)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的控制系統(tǒng)，其中，喚醒事件包括至少兩個激活時期，在這些連續(xù)激活時期之間的時間段小于前導(dǎo)脈沖的持續(xù)時間，并且在喚醒事件的第一激活時期和喚醒事件的最后一個激活時期之間的時間段大于在第一前導(dǎo)脈沖結(jié)束和下一個前導(dǎo)脈沖開始之間的時間段。
7.如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，在兩個連續(xù)的激活時期之間的時間段大于前導(dǎo)脈沖的持續(xù)時間的70％。
8.如前面權(quán)利要求中任一項所述的控制系統(tǒng)，其中所述激活時期持續(xù)時間比檢測載波信號所需的時間更長并且比該所需時間的兩倍短。
9.如權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中，所述激活時期持續(xù)時間大于40μs并且小于160μs。
10.如前面權(quán)利要求中任一項所述的控制系統(tǒng)，其中，所述接收器為rf信號，并且其中，所述接收器為rf接收器。
11.如前一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述rf接收器的射頻信號強度指示器輸出(RSSI輸出)和所述控制器之間插入快濾波器(60)和慢濾波器(54)，所述快濾波器的輸出(FRSSI)用來從rf信號中檢測載波信號的存在并且保持接收器被激活，所述慢濾波器的輸出RSSI用來從rf信號中提取數(shù)字信息。
12.如前面權(quán)利要求中任一項所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器時鐘頻率在接收器被停用時被設(shè)定為最小值，并且在接收器被激活時被切換到更高的數(shù)值。
13.如前面權(quán)利要求中任一項所述的控制系統(tǒng)，其中，所述接收器的激活使其供電裝置激活，所述接收器的停用使其供電裝置停用。
14.如前面權(quán)利要求中任一項所述的控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)同步周期的整個持續(xù)時間大于30ms并且小于120ms。
全文摘要
控制系統(tǒng)允許至少部分響應(yīng)于來自可由用戶操縱的遠程控制裝置的信號來控制一個部件。它包括至少一個配置來在被激活時處理信號的接收器以及至少一個控制器，該控制器使接收器在包括至少一個激活時期(B，B′，B″)的喚醒事件期間被周期性地激活，并且在喚醒事件期間沒有檢測到任何信號的情況下被停用。它的特征在于所述信號在后面跟著至少一個數(shù)據(jù)命令信號的預(yù)同步周期內(nèi)包括至少一個前導(dǎo)脈沖(P)，并且按照以下方式根據(jù)一系列喚醒事件來激活接收器在預(yù)同步周期的整個持續(xù)時間內(nèi)，至少在兩個激活時期內(nèi)激活接收器，并且在前導(dǎo)脈沖期間出現(xiàn)至少一個激活時期。
文檔編號H04B1/16GK1934599SQ200580009297
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者戴維·A·薩爾, 溫斯頓·G·沃爾克 申請人:Somfy兩合公司