СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ В УСТРОЙСТВАХ С БАТАРЕЙНЫМ ПИТАНИЕМ Российский патент 2009 года по МПК G01R31/02 G01F15/06 G01R11/30 G01D4/00 G01F1/75 G01P13/00 

Изобретение касается области автономно функционирующих электрических устройств и установок, и в частности устройств с батарейным питанием в техническом оборудовании зданий. Оно касается способа взятия замеров, электрического устройства, системы и оборудования согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.

АНАЛОГИ

В ЕР 1278047 А описан способ взятия замеров для измерителей потока, согласно которому частота взятия замеров уменьшается как функция оставшегося срока службы источника питания. В результате, срок службы источника питания может быть увеличен ценой точности измерения.

В реферате патента JP 10246662 А описывается электронный измеритель расхода воды, в котором имеется магнитный датчик, частота взятия замеров которого является функцией сигнала датчика. Чтобы уменьшать потребление энергии, частота взятия замеров понижается, если сигнал датчика остается устойчивым или не очень изменяется, и увеличивается, если сигнал датчика изменяется. Сокращение потребления энергии как функция других параметров и, в частности, оставшегося срока службы источника питания не предусмотрено.

В WO 98/52061 описано измерительное устройство или газовый счетчик, в котором контролируется состояние заряда батареи и определяется время, когда батарея должна быть заменена. Определение оставшейся емкости батареи или оставшегося срока службы основывается, помимо прочего, на измерении срока службы батареи после установки; саморазряде батареи; энергопотреблении измерителя в режиме ожидания; измерении того, как часто измеритель выполняет специфические операции; экстраполяции, основанной на статистике или экспериментальных значениях предполагаемого потребления энергии; а также запасе надежности, чтобы соотнести время между выходом батареи из строя и фактической заменой батареи. Меры по продлению срока службы батареи не предусматриваются.

Датчики движения - это устройства, которые обнаруживают людей в объеме или пространственном угле, который является по возможности определенным. Они используются прежде всего в технологических установках. Они используются преимущественно для управления источниками света, вентиляторами, системами нагрева и другими электрическими устройствами. Если человек перемещается к датчику, то, например, включается лампа - посредством реле или полупроводникового выключателя. Сенсоры основываются на инфракрасном датчике, который вырабатывает сигнал, соответствующий температуре излучения перемещающегося тела. Как правило, такие устройства установлены неподвижно и работают при низких питающих напряжениях.

В US 4982176 описана система внешнего освещения и сигнализации с пассивным инфракрасным датчиком движения. Система снабжена батареей, которая подзаряжается от солнечных батарей. Батарея используется для освещения или для подачи тревоги по сигналу электронного блока управления только когда датчиком движения обнаружен движущийся объект. Кроме того, в дневное время использование системы может быть предотвращено с помощью датчика дневного света. Меры по снижению потребляемой мощности в датчике движения не предусматриваются.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для увеличения продолжительности функционирования электрического устройства, которое может использоваться независимо от магистральной электрической сети. Это достигается согласно изобретению посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения.

Согласно первому пункту формулы, изобретение относится к способу взятия замеров для электрического устройства, имеющего автономный источник питания, при этом измерительный сигнал от устройства представлен значениями замеров с определенной частотой взятия замеров, замеры измерительного сигнала осуществляют квазинепрерывно с целью уменьшения потребления мощности источника питания, заданы временные окна взятия замеров, в течение которых взятие замеров производится непрерывно, и введенные между временными окнами взятия замеров промежутки, в течение которых взятие замеров не производится. Таким образом, между взятиями замеров сигнала в повторяющиеся моменты времени допускаются промежутки, в течение которых взятие замеров не производится. В течение временных окон взятия замеров взятие замеров производится с достаточной частотой и, таким образом, с достаточной определенной частотой следования замеров. В результате применения способа потребление мощности электрическим устройством с взятием замеров сигнала и, по меньшей мере частично, автономным электропитанием уменьшается без существенных ограничений надежности.

Реализации изобретения согласно пунктам 2 и 3 гарантируют, что потребление мощности по мере возможности уменьшается и в то же время обеспечивается высокая работоспособность устройства.

Пункт 4а дает возможность реализовать статистически выгодное распределение промежутков между взятиями замеров, чтобы уменьшить влияние промежутков между взятиями замеров на надежность контроля. Пункты 4b и 5 касаются мер по дальнейшему улучшению для сокращения потребляемой мощности, которые учитывают, в частности, оставшийся срок службы источника питания.

Пункты 6-9 указывают, как промежутки между взятиями замеров могут быть оптимизированы в зависимости от дополнительного сигнала. Для электронных газовых счетчиков это касается управления промежутками между взятиями замеров как функции сигнала температуры, поскольку расход газа, подлежащий измерению, может значительно изменяться в зависимости от окружающей температуры, или как функция ранее зарегистрированного потребления газа, поскольку процесс поставки газа обычно изменяется постоянно, а не беспорядочно.

Пункт 10 относится к датчику движения, в котором промежутки между взятиями замеров имеют такие длительности и распределены во времени таким образом, что контроль движения не ухудшается.

В дальнейшем аспекте изобретение относится к электрическому устройству, в частности, для осуществления вышеупомянутого способа, включающему средства контроля и блок управления для вырабатывания и оценки измерительного сигнала путем взятия замеров с определенной частотой взятия замеров и включающему автономный источник питания для по меньшей мере прерывистого питания по меньшей мере одного потребляющего мощность компонента электрического устройства, устройство имеет квазинепрерывный режим взятия замеров с чередованием окон времени взятия замеров и промежутков между взятиями замеров и средства переключения, предназначенные для автоматического переключения устройства между активным временем в течение окна времени взятия замеров и временем простоя в течение промежутков между взятиями замеров.

Изобретение относится также к техническому оборудованию здания или зданию, включающему электрическое устройство, описанное выше.

Дальнейшие реализации, преимущества и применения изобретения описаны в последующих соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения, а также в последующем описании и чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах показаны:

фиг.1 - схематическое представление электронного газового счетчика с батарейным питанием;

фиг.2 - блок-схема датчика движения с батарейным питанием и радиосвязью с исполнительным механизмом;

фиг.3 - схематично показано энергосберегающее действие электрического устройства с взятием замеров сигнала и промежутки между взятием замеров согласно изобретению;

фиг.4 - показано потребление мощности электрическим устройством в функции частоты взятия замеров при обнаружении сигнала;

фиг.5 - схематично показано второе энергосберегающее действие электрического устройства при уменьшенных частотах взятия замеров и

фиг.6 - показано третье энергосберегающее действие электрического устройства с внешним управлением чередованием режимов функционирования. На чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые обозначения.

ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 схематично показан электронный газовый счетчик 1', основа конструкции которого известна, например, из документа ЕР 1164361, который включен в данное описание со всеми документами, цитируемыми в нем, путем ссылки. Газовый счетчик 1' обычно размещается на байпасе 16 газовой трубы 15 и обнаруживает измерительный сигнал 101b анемометра, измеряющий газовый поток через байпас 16, а на основе соотношения сечений ветвей обеспечивается точное измерение расхода газа через главную трубу 15. Взятие замеров производится с определенной частотой взятия замеров и выполняется в газовом счетчике 1' блоком 103 управления для обнаружения и обработки сигнала, в частности, микроконтроллером 103. Газовый счетчик 1′ предпочтительно содержит электронную КМОП микросхему 100 для анемометрического измерения газового потока. Так как газовый счетчик 1' полностью электронный, он может функционировать независимо от магистральной электрической сети, т.е. автономно, от батареи 105 или от аккумулятора 105. Автономным источником 105 питания может быть любая батарея питания, в том числе перезаряжаемая батарея или аккумулятор. Батарея 105 может также быть расположена вне устройства 1, 1'.

На фиг.2 схематично показан беспроводной датчик 1 движения или присутствия с батарейным питанием. Датчик 1 включает чувствительные элементы 100, 101, 102 и блок 103 управления для вырабатывания и оценки измерительного сигнала 100b, посредством которого обнаруживается сигнал 100а движения или присутствия объекта. Обнаружение сигнала 100b движения или присутствия производится аналогично путем получения значений замеров. Датчик 1 включает автономный источник 105 питания для по меньшей мере прерывистого питания по меньшей мере одного потребляющего мощность компонента 100, 101, 102, 103, 104 датчика 1. Потребляющими питание компонентами могут являться, в частности, датчик 100 движения, узел обнаружения данных или узлы 101, 102 обработки сигналов, электронный узел 103 оценивания для идентификации людей и узел 104 связи. Обнаруживаемым объектом может являться человек, животное, велосипед, автомобиль и тому подобное. Датчик 1 движения включает, например, пассивный инфракрасный (PIR) датчик 1, но может также включать активный инфракрасный датчик, основанный на отражении инфракрасного излучения, активный ультразвуковой датчик, основанный на отражении ультразвука или эффекте Допплера, датчик акустического шума, активный микроволновый датчик и тому подобное. Широко используется пассивный инфракрасный датчик 100, указанный датчик включает два пироэлектрических кристалла А, А', которые соединены вместе в противоположной полярности. На основе теплового излучения 100а движущегося нагретого объекта кристаллы А, А' формируют характерный электрический измерительный сигнал 100b, который, предварительно усиленный полевым транзистором, включающим сток D, коллектор и исток S, который имеет емкостную связь с землей GND, далее усиливается в усилителе 101 сигнала, преобразуется в аналого-цифровом преобразователе 102 в цифровой сигнал и, наконец, обрабатывается в микроконтроллере 103. В частности, в случаях усовершенствованных реализаций, в случае разнесенной установки элементов без непосредственного электрического подключения к магистральной сети или в случае систем, которые включают множество датчиков и исполнительных элементов 2, требуется раздельная установка датчика 1 относительно исполнительного элемента 2. Устройство датчика 1 должно таким образом функционировать с батареей 105, и команда включения от датчика 1 на исполнительное устройство 2 должна предпочтительно быть передана посредством беспроводной связи 3. Для этого датчик 1 имеет передатчик 104, а исполнительный элемент 2 имеет приемник 204, который может функционировать на основе радиоволн, микроволн, акустических волн и т.п. Кроме того, исполнительный элемент 2 включает отдельный микроконтроллер 203 и выключатель 200, в частности реле или полупроводниковый выключатель 200, чтобы управлять источником света, шторой, вентилятором, кондиционером, нагревательной системой или другими электрическими приборами. Если имеет место дополнительное зависимое от освещенности управление, светочувствительный элемент 5 может быть фотоэлементом, фотосопротивлением (LDR - light dependent resistor), фототранзистором и т.п. Кроме того, в случае беспроводной связи между датчиком 1 и исполнительным устройством 2, в дополнение к прямой связи 3 для передачи команды к исполнительному элементу 2, может присутствовать обратная связь 4 к датчику 1. Обратная связь 4 служит, чтобы сообщить датчику 1 от исполнительного элемента 2, насколько хорошо функционирует прямая связь и, если требуется, подстраивать выходной уровень к оптимальному уровню, и, в частности, понижать его.

На фиг.3 показан обычный способ 12 взятия замеров, в котором взятие замеров измерительного сигнала 100b, 101b производится непрерывно и, в отличие от этого, способ 13 взятия замеров согласно изобретению, в котором для уменьшения потребления мощности I автономного источника 105 питания взятие замеров измерительного сигнала 101b производится прерывисто в течение окна 14' пакета замеров, в течение которого взятие замеров производится непрерывно, а между окнами 14' взятия замеров имеют место промежутки 14 между взятиями замеров, в течение которых взятие замеров не производится. Иными словами, вместо равномерного или, по меньшей мере, непрерывного взятия замеров 12, взятие замеров производится пакетами 13, между которыми разрешаются промежутки 14 между взятиями замеров. Частота f взятия замеров, таким образом, остается первоначально неизменной или постоянной, но периодически приостанавливается или прерывается. Пакетный режим 13 может использоваться, по существу, независимо от оставшегося срока службы батареи 105. Некоторые реализации приведены ниже.

Отношение между временем простоя в промежутках 14 между взятиями замеров и активным временем в течение окна 14' времени взятия замеров должно быть выбрано согласно требуемому наличию измерительного сигнала 101b, 100b, в частности, сигнала газового потребления 101b или сигнала движения 100b. Энергосбережение может быть достигнуто за счет того, что в течение промежутков 14 между взятиями замеров множество и предпочтительно все потребляющие мощность компоненты 100, 101, 102, 103, 104 из состава электрического устройства 1, 1' выключаются, или, если это требуется для автоматической активации окна 14' времени взятия замеров, переключаются в режим ожидания. Для этой цели используются, например, часы микроконтроллера 103, указанные часы пробуждают микроконтроллер 103, например, каждые 0.1 с или 1 с или 10 с, и вырабатывается окно 14' взятия замеров.

Промежутки 14 между взятиями замеров можно разрешать через регулярные или случайные интервалы времени. Продолжительность и/или частота промежутков 14 между взятиями замеров могут также быть увеличены по мере старения источника 105 питания. В результате батарея используется периодически в течение достаточно больших периодов времени с частичным сокращением готовности устройства 1, 1', и, кроме того, срок службы батареи может быть увеличен. Потребление мощности I может таким образом быть уменьшено тем в большей степени, чем большей выбрана продолжительность промежутков 14 времени между обнаружениями в пакетном режиме 13. Определенной платой за это является то, что отслеживаемость измерительного сигнала 100b, 101b ухудшается и главным образом увеличивается время реакции или отклика, в течение которого газовое потребление 101а или движение 100а не может быть обнаружено. Хороший компромисс имеет место, если отношение времени простоя 14 или спящего режима 14 к активному времени 14' выбрано таким, что обнаруживаются продолжительные изменения в газовом потреблении 101а, или таким, что люди не могут преодолеть контролируемую область так, чтобы это осталось незамеченным. Для этой цели приемлемы времена 14 простоя или промежутки 14 между обнаружениями от секунд до, возможно, минут для газового счетчика 1' и от 100 мс до нескольких сотен мс для датчика движения.

На фиг.4 показано потребление мощности I системой обнаружения данных 101-103 или микроконтроллером 103 в функции частоты взятия замеров или циклической частоты f. Полная потребляемая мощность I складывается из основной нагрузки 10 и части, зависящей от частоты взятия замеров f. Основная нагрузка 10 складывается из мощности I, потребляемой микроконтроллером 103 в спящем режиме, мощности, потребляемой усилителем 101 и датчиком 100 (если они не могут быть выключены), а также токов утечки других компонентов. Частотно-зависимая часть увеличивается, по существу, пропорционально, а на высоких частотах f - сверхпропорционально частоте f. Таким образом потребление мощности I системы обнаружения данных 101-103, например аналого-цифрового преобразователя 102, может быть приблизительно разделено пополам, если частота взятия замеров f уменьшена вдвое. Допустимые частоты взятия замеров f газового счетчика 1' находятся в диапазоне примерно от 0.1 Гц до 1 Гц. Допустимые частоты взятия замеров f инфракрасного датчика 1 движения для оценки и обнаружения человека находятся в диапазоне частот между примерно 0.1 Гц и 10 Гц. Согласно теории, система 1 обнаружения должна функционировать по меньшей мере с вдвое более высокой частотой взятия замеров, то есть по меньшей мере 2 Гц или 20 Гц. Для получения оптимальной оценки частота взятия замеров в датчике 1 движения может достигать даже 75 Гц. Это увеличивает надежность обнаружения движения датчиком 1 движения. Однако если срок службы батареи 105 приближается к концу, то может быть более важным гарантировать продленную готовность к действию даже за счет уменьшенной надежности при измерении газового потребления 101b или при обнаружении людей.

На фиг.5 показан пример, в котором предсказанный срок службы батареи Т_Е 5 лет достигается при обычной частоте взятия замеров f₁=75 Гц. Если после 4 лет частоту взятия замеров f₁=75 Гц уменьшить до f₂=60 Гц, то срок службы продлевается почти до 6 лет, и при повторном уменьшении до f₃=45 Гц превышает 6 лет. Поэтому система 1 может использоваться в течение довольно продолжительного времени с относительно несколько уменьшенной надежностью обнаружения, пока емкость батареи 105 не будет полностью исчерпана. Этот способ взятия замеров, в котором частота взятия замеров f₁, f₂, f₃ уменьшается по мере увеличивающегося старения или сокращения оставшегося срока службы источника мощности 105, может свободно сочетаться с введением промежутков 14 между взятиями замеров согласно изобретению. В случае датчика 1 движения, понижение частоты взятия замеров f₁, f₂, f₃ и промежутки 14 между взятиями замеров должны быть установлены также как функция контролируемой пространственной области, поля зрения и как функция множества датчиков 1 движения. В любом случае задается минимальная частота взятия замеров, обеспечиваемая в течение минимального периода времени, чтобы гарантировать по меньшей мере периодически функциональную способность устройства 1,1'.

На фиг.6 показан предпочтительный случай, в котором вырабатывается дополнительный сигнал 6; 5b, 17b, 18b, чтобы обнаружить дополнительный параметр 5а, 17а, 18а, и продолжительность и/или частота промежутков 14 между взятиями замеров управляется как функция величины дополнительного сигнала 6; 5b, 17b, 18b. В случае газового счетчика 1' (фиг.1), где измерительный сигнал 101b представляет собой сигнал 101b газового счетчика для определения поставки газа 101а, в качестве дополнительного сигнала 6; 17b, 18b используется, например, температурный сигнал 6, 17b, укачанный температурный сигнал вырабатывается температурным датчиком 17 для определения окружающей температуры 17а, или используется сигнал газового потребления 6, 18b, который был измерен в течение подходящего периода времени. Измерение окружающей температуры 17а производится периодически по командам блока 103 управления газового счетчика 1', и результирующий температурный сигнал 6, 17b сравнивается с пороговым значением 60; 61, 62 температуры, которое в частности связано с гистерезисом, и если температурный сигнал 6, 17b упал ниже порога 60; 61, 62 температуры, то активизируется первый режим 7 функционирования с нечастыми и/или короткими промежутками 14 между взятиями замеров, а если температурный сигнал 6, 17b превысил пороговое значение 60; 61, 62 температуры, то активизируется второй режим 8 функционирования с частыми и/или длинными промежутками 14 между взятиями замеров. Альтернативно или дополнительно, также периодически может определяться сигнал 6, 18b газового потребления блоком 103 управления газового счетчика 1', и по результатам сравнения с пороговым значением 60; 61, 62 газового потребления, которое, в частности, связано с гистерезисом, если значение порога 60; 61, 62 газового потребления не превышено сигналом 6, 18b газового потребления, то активизируется первый режим 7 функционирования с нечастыми и/или короткими промежутками 14 между взятиями замеров, а если значение порога 60; 61, 62 газового потребления менее сигнала 6, 18b газового потребления, то активизируется второй режим 8 функционирования с частыми и/или длинными промежутками 14 между взятиями замеров.

В случае датчика 1 движения (фиг.2), где измерительный сигнал 100b представляет собой сигнал движения 100b для обнаружения движения или присутствия объекта, в принципе также возможно переключение датчика 1 движения между первым режимом 7 функционирования, например, ночным режимом 7, и вторым режимом 8 функционирования, например, дневным режимом 8, как функция окружающего светового сигнала 5b, соответствующего обнаруженной окружающей освещенности 5а. Иными словами, светочувствительный элемент 5 воспринимает окружающий свет 5а и вырабатывает сигнал 5b окружающего света, и тогда продолжительность и/или частота промежутков 14 между взятиями замеров будет управляться как функция сигнала 5b окружающего света.

Фиг.6 касается двух реализаций газового счетчика 1' и одной реализации датчика 1 движения. По сути, в качестве дополнительного сигнала 6 используется в первом случае сигнал 17b температурного датчика как результат измерения окружающей температуры 17а, во втором случае - соответствующий сигнал 18b газового потребления, как результат измерения соответствующего газового потребления 18а, и в третьем случае - окружающий световой сигнал 5b как мера окружающего света 5а, соответственно в функции времени суток t (или другого параметра).

После превышения значения порога 60 утром производится переключение на второй режим 8 функционирования и, следовательно, частота взятия замеров устройства 1,1' уменьшается. Вечером, когда сигнал ниже пороговой величины 60, производится переключение на первый режим 7 функционирования, и частота взятия замеров устройства 1, 1' увеличивается. Время выбрано только в качестве примера и также может быть по иному связано с частотой взятия замеров. Продолжительность и/или частота промежутков 14 между взятиями замеров обозначена через интенсивность взятия замеров. Чтобы избежать частых переключений на стадиях переходов через порог, служащий критерием переключения, введен гистерезис, таким образом, что утром величина порога 61 увеличивается триггером, а вечером величина порога 62 понижается триггером. В среднем в течение года такое устройство 1, 1' с батарейным питанием может использоваться в более экономящем энергию втором режиме 8 функционирования в течение приблизительно половины времени. Следовательно, срок службы батареи может быть эффективно продлен.

В дальнейшем аспекте изобретение также касается устройства 1,1' для реализации описанного способа взятия замеров, в частности газового счетчика 1' согласно фиг.1 или датчика движения 1 согласно фиг.2. Такое электрическое устройство 1,1" включает измерительные средства 100, 101, 102 и блок управления 103 для выработки и оценки измерительного сигнала 100b, 101b посредством взятия замеров 12, 13 с определенной частотой взятия замеров f, f₁, f₂, f₃, и автономный источник 105 питания для по меньшей мере прерывистого питания по меньшей мере одного потребляющего мощность компонента 100, 101, 102, 103, 104 электрического устройства 1, 1', при этом устройство 1,1' имеет квазинепрерывный режим взятия замеров 7, 8 с чередованием окон 14' времени взятия замеров и промежутков 14 между взятиями замеров, и переключающие средства 103b, предназначенные для автоматического переключения устройства 1,1' между активным временем в течение окна 14' времени взятия замеров и временем простоя в течение промежутков 14 между взятиями замеров. Приведем несколько примеров.

В течение промежутков 14 между взятиями замеров множество и предпочтительно все потребляющие мощность компоненты 100, 101, 102, 103, 104 электрического устройства 1 выключены или, если необходимо активизировать окно 14' времени взятия замеров, переключены в режим ожидания. Блок 103 управления может включать средства переключения 103b и предпочтительно микроконтроллер 103. Средства переключения 103b представляют собой схему 103b управления, которая может быть расположена в пределах или также вне блока 103 управления и с помощью которой срок службы батареи может быть продлен посредством повторяющегося переключения между окнами 14' взятия замеров и промежутками 14 между взятиями замеров.

Предпочтительно имеются дополнительные средства 5, 17, 103 для вырабатывания дополнительного сигнала 6; 5b, 17b, 18b из дополнительного параметра 5а, 17а, 18а и средства 103b переключения, включающие средства управления для управления продолжительностью и/или частотой промежутков 14 между взятиями замеров как функции величины дополнительного сигнала 6; 5b, 17b, 18b. В частности, средства 103b переключения включают средства сравнения дополнительного сигнала 6, 5b, 17b, 18b с вышеописанной пороговой величиной 60, 61, 62 и устройство 1,1' имеет первый режим 7 функционирования с нечастыми и/или короткими промежутками 14 между взятиями замеров и второй режим 8 функционирования с частыми и/или длинными промежутками 14 между взятиями замеров, и средства 103b переключения включают вычислительные средства для переключения между первым режимом 7 функционирования и вторым режимом 8 функционирования в функции результата сравнения.

Если устройство 1, 1' представляет собой газовый счетчик 1', то измерительный сигнал 101b представляет собой сигнал газового счетчика 101b для определения газовой поставки 101а, и дополнительные средства 17, 103 включают температурный датчик 17 для вырабатывания температурного сигнала 6, 17b окружающей температуры 17а или измерительные средства 103 для определения газового сигнала 6, 18b потребления в течение подходящего периода времени. В частности, средства 103b переключения активизируют второй режим 8 функционирования, если температурный сигнал 6, 17b выше величины порога 60; 61, 62 температуры или если сигнал 6, 18b газового потребления выше величины порога 60; 61, 62 газового потребления.

Предметом изобретения является также техническое оборудование здания или здание, включающее электрическое устройство 1, 1' со способом взятия замеров согласно изобретению.

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 электрическое устройство, автономный датчик движения

1' автономный газовый счетчик

100 датчик движения, пироэлектрический датчик, пассивный инфракрасный датчик (PIR); анемометр газового потока

100а сигнал движения, сигнал присутствия, тепловое излучение 100b измерительный сигнал, сигнал движения

101а поставка газа

101b измерительный сигнал, сигнал газового счетчика

101 усилитель сигнала

102 аналого-цифровой преобразователь

103 блок управления, микроконтроллер, микрокомпьютер, микропроцессор

103b переключающие средства

104 элемент системы связи, передатчик, приемопередатчик

105 автономный источник питания, батарея

2 исполнительное устройство

200 выключатель освещения, управление шторой

203 блок управления, микроконтроллер, микрокомпьютер, микропроцессор

204 элемент системы связи, приемник, приемопередатчик

3 прямая связь, направление команды

4 обратная связь

5 светочувствительный элемент, фоторезистор, фототранзистор

5а окружающий свет, дневной свет, искусственный свет 5b сигнал окружающего света

6 сигнал освещенности, температуры, потребления газа

60 пороговое значение освещенности, температуры, потребления газа; триггер

61 пороговое значение плюс гистерезис

62 пороговое значение минус гистерезис

7 первый режим функционирования, ночной режим функционирования

8 второй режим функционирования, дневной режим функционирования

9 потребление мощности, потребление энергии

10 основная часть нагрузки потребления мощности

11 полное потребление мощности

12 непрерывное взятие замеров

13 прерывистое взятие замеров (пакетный режим)

14 промежутки между взятиями замеров

14' окна времени взятия замеров

15 газовая труба

16 байпас

17 датчик, датчик температуры

17а температура окружающей среды

17b сигнал датчика, сигнал датчика температуры

18а значительное газовое потребление

18b сигнал значительного газового потребления

А, А' пироэлектрические кристаллы

A/D аналого-цифровой преобразователь

D канал

S источник

GND земля

f, f₁, f₂, f₃ частота взятия замеров, циклическая частота

I потребление мощности

t время суток, время

Т срок службы батареи (в годах)

T_E предсказанный срок службы батареи

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических устройства и установках, в частности в устройствах с батарейным питанием, например в техническом оборудовании зданий: электронном газовом счетчике или датчике движения. Технический результат состоит в том, чтобы уменьшить потребление мощности батареи. Указанный технический результат достигается взятием замеров измерительного сигнала квазинепрерывно путем задания интервалов времени взятия замеров, в течение которых взятие замеров производится непрерывно, а между интервалами времени взятия замеров допускаются промежутки, в течение которых взятие замеров не производится. Взятие замеров возможно осуществлять с промежутками между взятиями замеров с регулярными или случайными интервалами. Промежутки между взятиями замеров могут быть с переменной продолжительностью и/или частотой, и в частности, с увеличивающейся продолжительностью и/или частотой по мере уменьшения оставшегося срока службы батареи. Возможна установка низкой частоты (f₁, f₂, f₃) взятия замеров в течение интервалов времени взятия замеров, что, помимо прочего, приводит к увеличению срока службы батареи без существенного понижения надежности измерения 2 н.п. и 15 з.п. ф-лы; 6 ил.

1. Способ взятия замеров для электрического устройства (1, 1'), имеющего автономный источник (105) питания, при этом измерительный сигнал (100b, 101b) от этого устройства (1, 1') определяется взятием замеров (12, 13) с определенной частотой взятия замеров (f, f₁, f₂, f₃), отличающийся тем, что взятие замеров измерительного сигнала (100b, 101b) производят квазинепрерывно (13), чтобы уменьшить потребление мощности (I) от источника (105) питания, при этом задают окна (14') времени взятия замеров, в пределах которых взятие замеров производят непрерывно, и промежутки (14) между окнами (14') времени взятия замеров, в течение которых взятие замеров не производят.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение времени (14) простоя в течение промежутков между взятиями замеров к активному времени в течение окна (14') времени взятия замеров выбрано согласно требуемому наличию измерительного сигнала (100b, 101b).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в течение промежутков (14) между взятиями замеров множество и предпочтительно все потребляющие мощность компоненты (100, 101, 102, 103, 104) электрического устройства (1, 1') выключают или, если это требуется для активации окна (14') времени взятия замеров, переключают в режим ожидания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что: а) промежутки (14) между взятиями замеров разрешают с регулярными или случайными интервалами времени и/или b) продолжительность и/или частоту промежутков (14) между взятиями замеров увеличивают по мере старения источника (105) питания.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в течение окна (14') времени взятия замеров а) частоту (f, f₃) взятия замеров сохраняют постоянной или b) частоту (f₁, f₂, f₃) взятия замеров понижают по мере старения источника (105) питания.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что а) вырабатывают дополнительный сигнал (6; 5b, 17b, 18b), чтобы обнаружить дополнительный параметр (5а, 17а, 18а) и b) продолжительность и/или частоту промежутков (14) между взятиями замеров задают в зависимости от значения дополнительного сигнала (6; 5b, 17b, 18b).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что а) электрическое устройство (1, 1') представляет собой газовый счетчик (1') и измерительный сигнал (101b) представляет собой сигнал (101b) газового счетчика для определения газовой поставки (101 а) и b) в качестве дополнительного сигнала (6; 17b, 18b) используют температурный сигнал (6, 17b), который вырабатывается температурным датчиком (17) для определения окружающей температуры (17а), или сигнал (6, 18b) газового потребления, который был измерен в течение подходящего периода времени.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что а) многократно производят измерение окружающей температуры (17а) посредством блока (103) управления газового счетчика (1') и полученный сигнал (6, 17b) температуры сравнивают с величиной температурного порога (60; 61, 62), который, в частности, связан с гистерезисом и b) активизируют первый режим (7) функционирования с нечастыми и/или короткими промежутками (14) между взятиями замеров, если температурный сигнал (6, 17b) упал ниже величины порога (60; 61, 62) температуры, и активизируют второй режим (8) функционирования с частыми и/или длинными промежутками (14) между взятиями замеров, если температурный сигнал (6, 17b) превысил величину порога (60; 61, 62) температуры.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что а) многократно определяют (1') сигнал (6, 18b) газового потребления посредством блока (103) управления газового счетчика и сравнивают его с величиной порога газового потребления (60; 61, 62), который, в частности, связан с гистерезисом, и b) если величина порога (60; 61, 62) газового потребления не превышена сигналом (6, 18b) газового потребления, то активизируют первый режим (7) функционирования с нечастыми и/или короткими промежутками (14) между взятиями замеров, а если величина порога (60; 61, 62) газового потребления выше сигнала (6, 18b) газового потребления, то активизируют второй режим (8) функционирования с частыми и/или длинными промежутками (14) между взятиями замеров.

10. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что а) измерительный сигнал (100b) представляет собой сигнал (100b) движения от датчика (1) движения и в) отношение времени простоя в течение промежутка (14) между взятиями замеров к активному времени в течение окна (14') времени взятия замеров выбрано так, что люди, транспортные средства или объекты не могут преодолеть контролируемую область без их обнаружения, и с) в частности так, что допускается время простоя в течение промежутков (14) между взятиями замеров от 10 до 1 мс, предпочтительно от 50 до 500 мс и особенно предпочтительно от 100 до 300 мс.

11. Электрическое устройство (1, 1'), в частности, для осуществления способа согласно одному из предшествующих пунктов, включающее измерительные средства (100, 101, 102) и блок (103) управления для вырабатывания и оценки измерительного сигнала (100b, 101b) путем взятия замеров (12, 13) с определенной частотой (f, f₁, f₂, f₃) взятия замеров, и включающее автономный источник (105) питания для по меньшей мере прерывистой подачи питания по меньшей мере одному потребляющему мощность компоненту (100, 101, 102, 103, 104) электрического устройства (1, 1'), отличающееся тем, что а) устройство (1, 1') имеет квазинепрерывный режим взятия замеров (7, 8) с чередованием окон (14') времени взятия замеров и промежутков (14) между взятиями замеров и в) имеются средства (103b) переключения для автоматического переключения устройства (1, 1') между активным временем в течение времени (14') окна взятия замеров и временем (14) простоя в течение промежутков между взятиями замеров.

12. Электрическое устройство (1, 1') по п.11, отличающееся тем, что a) в течение промежутков (14) между взятиями замеров множество и предпочтительно все потребляющие мощность компоненты (100, 101, 102, 103, 104) электрического устройства (1) выключены или, если это необходимо для активации окна (14') времени взятия замеров, переключены в режим ожидания, b) блок (103) управления включает средства переключения (103b) и предпочтительно является микроконтроллером (103).

13. Электрическое устройство (1, 1') по п.11 или 12, отличающееся тем, что а) имеются дополнительные средства (5, 17, 103) для вырабатывания дополнительного сигнала (6; 5b, 17b, 18b) на основе дополнительного параметра (5а, 17а, 18а) и b) средства переключения (103b) включают средства управления для управления продолжительностью и/или частотой промежутков (14) между взятиями замеров в зависимости от величины дополнительного сигнала (6; 5b, 17b, 18b).

14. Электрическое устройство (1, 1') по п.13, отличающееся тем, что а) средства переключения (103b) включают средства сравнения для сравнения дополнительного сигнала (6; 5b, 17b, 18b) с устанавливаемой величиной порога (60; 61, 62) и b) устройство (1, 1') имеет первый режим (7) функционирования с нечастыми и/или короткими промежутками (14) между взятиями замеров и второй режим (8) функционирования с частыми и/или длинными промежутками (14) между взятиями замеров, а средства (103b) переключения включают вычислительные средства для переключения между первым режимом (7) функционирования и вторым режимом (8) функционирования в зависимости от результата сравнения.

15. Электрическое устройство (1, 1') по п.13, отличающееся тем, что а) устройство (1, 1') представляет собой газовый счетчик (1) и измерительный сигнал (101b) представляет собой сигнал газового счетчика (101b) для определения газовой поставки (101 а) и b) дополнительные средства (17, 103) включают температурный датчик (17) для вырабатывания температурного сигнала (6, 17b) на основе окружающей температуры (17а) или измерительные средства (103) для определения сигнала (6, 18b) газового потребления в течение подходящего периода времени.

16. Электрическое устройство (1, 1') по п.15, отличающееся тем, что средства (103b) переключения активизируют второй режим (8) функционирования, если а) температурный сигнал (6, 17b) выше величины порога (60; 61, 62) температуры или b) сигнал (6, 18b) газового потребления ниже величины порога (60; 61, 62) газового потребления.

17. Электрическое устройство (1, 1') по п.11 или 12, отличающееся тем, что а) устройство (1) представляет собой датчик (1) движения и измерительный сигнал (100b) служит для обнаружения движения или присутствия (100а) объекта, b) в частности, датчик (1) движения предназначен для обнаружения людей, животных и/или транспортных средств и предпочтительно включает пассивный инфракрасный датчик (100) и с) в частности, имеются средства (4) для беспроводной обратной связи от исполнительного устройства (2) к датчику (1) движения и для адаптации передаваемого выходного сигнала датчика движения (1) к требуемому выходному уровню.