СПОСОБ И СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ В ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
METHOD AND SYSTEM FOR LOCATING ON A DC LIGHTING AND POWER GRID

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение направлено, в основном, на системы освещения. Более конкретно, различные обладающие признаками изобретения способы и устройство, раскрытые в настоящем документе, относятся к системам освещения и распределения мощности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Цифровые технологии освещения, т.е., освещения на основе полупроводниковых источников света, таких как светоизлучающие диоды (СИД, LED), предлагают жизнеспособную альтернативу традиционным флуоресцентным лампам, газоразрядным лампам высокой интенсивности и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды СИД включают в себя высокие показатели преобразования энергии и оптическую эффективность, долговечность, более низкие эксплуатационные расходы и многие другие преимущества. Последние достижения в светодиодной технологии привели к появлению полноспектральных эффективных и надежных источников освещения, которые обеспечивают возможность множества осветительных эффектов во многих приложениях.
[0003] Традиционные осветительные электроустановки, в частности, в офисных помещениях и других подобных средах, в обычном варианте приняли в использование простой принцип соединения «точка-точка», где подача электроэнергии осуществляется на каждое осветительное устройство через посредство выделенного, но по существу «свободно перемещаемого», кабеля электропитания. Эти кабели электропитания, которые во многих областях находятся под высоким напряжением переменного тока, например, 240 В, обычно перекидываются от осветительного устройства к осветительному устройству, в обычно нерегламентированном бессистемном порядке, пока в систему не будут включены все лампы. В дополнение к этому, каждое осветительное устройство часто требует установки отдельного кабеля переключения, соединяющего каждую лампу или светильник с выделенным управляющим переключателем или группой переключателей.
[0004] В обычной офисной осветительной электроустановке, осветительные устройства обычно являются размещенными по сеточному шаблону прямоугольной формы, однако, проводка кабелей над потолком, необходимая для снабжения электроэнергией этих сетей осветительных устройств, в противоположность этому, очень часто является довольно неупорядоченной по своему размещению. Во многих случаях размещение и проводка кабелей электропитания оставляются на усмотрение отдельных установщиков.
[0005] В помощь решению данной ситуации осуществляется разработка стандарта в рамках объединения, называемого «EMerge», - открытой промышленной ассоциации, разрабатывающей стандарты, ведущие к быстрому внедрению распределения мощности постоянного тока в коммерческих зданиях. Стандарт EMerge предлагает использование безопасного, с низким напряжением (постоянным током 24 В), распределения мощности и более структурированной схемы электроснабжения на основе использования жестких сборных шин, проходящих над потолком. Эта система облегчает упрощенное и безопасное снятие, подсоединение или повторное определение местоположения светильников в системе освещения. Также, поскольку система сборных шин может быть организована в сеточную структуру над потолком, она может быть более подходящей для соединения с сетью осветительных устройств, которые она обеспечивает электроэнергией. Пример участка предлагаемой сборной шины электропитания стандарта EMerge и соединительные элементы, необходимые для подачи электроэнергии на индивидуальные осветительные устройства, а также на другие устройства на потолке офиса, продемонстрированы на Фиг. 1.
[0006] Поскольку стандарт EMerge был создан, чтобы сделать более легким для пользователей оперативное перемещение и повторное конфигурирование осветительных электроустановок, желательным является обеспечение того, чтобы осветительные устройства могли быть легко связаны и разъединены с управляющими переключателями. В этой связи EMerge предлагает использование, вместо физических проводов, беспроводных систем по обмену данными (в настоящий момент, системы ZigBee), для соединения осветительных устройств с управляемыми пользователем точками управления, например, настенными переключателями.
[0007] В то время как традиционные проводные стратегии типа «точка-точка» в очень малой степени воздействуют на ежедневное использование офисных осветительных электроустановок, они демонстрируют существенные недостатки относительно установки и ввода в эксплуатацию систем освещения. В дополнение к этому, проводка кабелей по типу «точка-точка», используемая для первоначальной системы, может быть неподходящей для будущих модификаций.
[0008] Основная сложность с вводом в эксплуатацию какой-либо любой новой системы освещения заключается в том, как осуществить точное сопоставление осветительных устройств с блоками управления или переключателями. Например, при проводке проводов между конкретным переключателем на стене к управляемому им осветительному устройству на потолке. Традиционно весь процесс ввода в эксплуатацию осуществляется полностью вручную. Установщику необходимо, в первую очередь, осуществить связывание осветительных устройств на потолке с осветительными устройствами, обозначенными на плане освещения, и обеспечить, чтобы упомянутое осветительное устройство было жестко смонтированным проводным способом с тем или иным переключателем, который также был обозначен на плане как являющийся точкой управления для этой лампы. В случае традиционных проводных систем этот процесс является медленным и трудоемким. Ситуации еще более усложняются, когда становится желательным управление традиционными проводными осветительными устройствами с помощью беспроводных средств. В этом случае для инженера-установщика становится необходимой запись уникального беспроводного идентификатора (номера ID), связанного с каждым осветительным устройством, и перенос этой информации в план освещения. Когда затем устанавливаются беспроводные устройства управления освещением, такие как переключатели, аналогичным образом становится необходимым перенос деталей ID переключателя в план освещения. Следующим этапом в процессе обычно является создание вручную таблицы привязок где-либо в системе управления для связывания переключателей с осветительными устройствами. В довершение этого, необходимо тестирование системы для обеспечения гарантии того, что желаемая привязка была назначена правильно.
[0009] Таким образом, желательным является упрощение процесса сопоставления «контроллер - осветительное устройство». Например, процесс сопоставления осветительного устройства и точки управления может быть автоматизирован, если на систему было обеспечено определение физического местоположения каждого осветительного устройства на потолке.
[0010] В настоящий момент многие обычные технические решения для определения местоположения объектов используют беспроводные технологии, такие как система ZigBee или система WiFi. Внутри этой общей категории решений можно найти две наиболее широко распространенные системы, основанные либо на мощности сигнала, либо на времени прохождения сигнала.
[0011] Радиолокационные системы, использующие мощность сигнала в качестве основы для своего измерения, например, системы, производимые AeroScout и Ekahau, обычно являются относительно легкими в осуществлении и требуют умеренных затрат, но имеют довольно слабую внутреннюю точность, варьирующуюся в определении местоположения до порядка пяти метров от истинного местоположения. Точность может быть улучшена с помощью метода, известного как создание отпечатка, включающего в себя измерение мощности сигнала заранее в каждой точке помещения. Однако данный процесс является трудоемким для выполнения, а получаемый в результате профиль отпечатка может изменяться при малейших переменах внутри помещения, например при перестановке мебели.
[0012] Системы определения местоположения на основе времени прохождения сигнала, такие как системы, разрабатываемые, например, компанией UbiSense из Кэмбриджа, Великобритания, могут достигать гораздо более высокой точности, чем альтернативные системы, основанные на измерении мощности сигнала, однако они являются сложными и дорогими в осуществлении и, в то же время, могут испытывать проблемы точности и надежности по причине эффектов распространения, таких как эффект многолучевого распространения или эффект затухания. Стандарт EMerge поддерживает беспроводную связь с каждым осветительным устройством в электрической сети постоянного тока. Такая связь может быть использована для осуществления функции управления для каждого осветительного устройства, например, осуществления состояния «включено/выключено», выбора интенсивности и цвета. Однако оснащение каждого осветительного устройства беспроводным приемопередатчиком и конфигурирование беспроводного обмена данными с каждым осветительным устройством может быть дорогостоящим и обременительным.
[0013] Таким образом, существует необходимость в уровне техники для простого и экономически эффективного получения и отслеживания местоположения осветительных устройств в системе освещения. Дополнительно, существует необходимость в осуществлении более простого и более экономически эффективного управления связью с осветительными устройствами в системе освещения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] Настоящее изложение существа изобретения направлено на обладающие признаками изобретения способы и устройство определения местоположения осветительных устройств в системе освещения. Например, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способам, где определяется местоположение множества осветительных устройств в электрической сети питающих шинопроводов постоянного тока. Одиночный генератор сигналов переменного тока может работать в согласовании с мультиплексором, осуществляющим выбор каждого питающего шинопровода постоянного тока в порядке круговой очереди. Данный генератор сигналов переменного тока осуществляет передачу сигнала переменного тока вдоль каждого питающего шинопровода постоянного тока поочередно на осветительные устройства, которые, каждое, вычисляют свое расстояние от генератора на основе данного сигнала переменного тока. Конкретные варианты осуществления соответствуют типам сигналов, которые могут быть использованы для осветительного устройства для вычисления расстояния между генератором и осветительным устройством. Каждое осветительное устройство может включать в себя схему приемника сигналов переменного тока, логическую схему, способную вычислять расстояние на основе принятого сигнала, память для сохранения вычисленного расстояния и средство для передачи этого расстояния на контроллер помещения. Каждое осветительное устройство может осуществлять вычисление и сохранение расстояния и затем осуществлять передачу этого расстояния на контроллер помещения или схожее устройство. Эти варианты осуществления оптимизируют существующую инфраструктуру и технологическую схему снабжения электроэнергией так, что добавляют признаки определения местоположения и обмена данными с высокой точностью при относительно низких дополнительных затратах и сложности.
[0015] В дополнение к этому, генератор сигналов переменного тока может осуществлять передачу и прием информации в рамках обмена данными с осветительными устройствами поперек питающих шинопроводов постоянного тока. Такой обмен данными может быть использован вместо или совместно с другими каналами по обмену данными между отдельными осветительными устройствами и внутренним или внешним контроллером.
[0016] В общем плане, в первом аспекте, способ определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока включает в себя первую линию питания электрической сети постоянного тока, генератор сигналов переменного тока, соединенный, с возможностью переключения, с данной первой линией питания электрической сети постоянного тока, и первое осветительное устройство, электрически соединенное с первой линией питания электрической сети постоянного тока. Данное первое осветительное устройство является расположенным вдоль первой линии питания электрической сети постоянного тока на первом расстоянии от генератора сигналов переменного тока. Данный способ включает в себя этапы, на которых соединяют генератор сигналов переменного тока с первой линией питания электрической сети постоянного тока, передают, посредством генератора сигналов переменного тока, сигнал переменного тока вдоль первой линии питания электрической сети постоянного тока, принимают данный сигнал переменного тока посредством первого осветительного устройства, и вычисляют первое расстояние между генератором сигналов переменного тока и первым осветительным устройством, частично, на основе сигнала переменного тока.
[0017] В первом варианте осуществления настоящего изобретения, первая линия питания электрической сети постоянного тока является согласованной для сигнала переменного тока с сопротивлением, приближенным к характеристическому сопротивлению первой линии питания электрической сети постоянного тока. Согласно данному первому варианту осуществления настоящего изобретения, способ дополнительно включает в себя этапы, на которых записывают, посредством первого осветительного устройства, первую фазу сигнала переменного тока на первом осветительном устройстве, и записывают, посредством генератора сигналов переменного тока, вторую фазу сигнала переменного тока на генераторе сигналов переменного тока. Этап, на котором вычисляют первое расстояние, дополнительно включает в себя этап, на котором измеряют разность между первой фазой и второй фазой.
[0018] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения, первая линия питания электрической сети постоянного тока является рассогласованной для сигнала переменного тока. Способ включает в себя этапы, на которых устанавливают частоту сигнала переменного тока таким образом, что сигнал переменного тока формирует стоячую волну поперек первой линии питания электрической сети постоянного тока, причем данная стоячая волна включает в себя максимальную амплитуду, и записывают, посредством первого осветительного устройства, первую амплитуду сигнала переменного тока на первом осветительном устройстве. Этап, на котором вычисляют первое расстояние, дополнительно включает в себя этап, на котором измеряют разность между первой амплитудой и максимальной амплитудой.
[0019] В третьем варианте осуществления настоящего изобретения, согласно первому аспекту, первая линия питания электрической сети постоянного тока является рассогласованной для сигнала переменного тока, и сигнал переменного тока имеет амплитуду. Способ по первому аспекту дополнительно включает в себя этапы, на которых осуществляют качание частоты сигнала переменного тока между первой частотой и второй частотой, записывают, посредством первого осветительного устройства, первый момент времени, соответствующий моменту времени, в который первое осветительное устройство первоначально обнаруживает сигнал переменного тока, записывают, посредством первого осветительного устройства, второй момент времени, соответствующий моменту времени, в который первое осветительное устройство обнаруживает амплитуду сигнала переменного тока, соответствующую нулевой амплитуде. Этап, на котором вычисляют первое расстояние, дополнительно включает в себя этап, на котором измеряют разность между первым моментом времени и вторым моментом времени.
[0020] В четвертом варианте осуществления настоящего изобретения, согласно первому аспекту, сигнал переменного тока представляет собой импульсный сигнал, а первая линия питания электрической сети постоянного тока является рассогласованной для сигнала переменного тока. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых записывают, посредством первого осветительного устройства, первый момент времени, соответствующий моменту времени, в который первое осветительное устройство первоначально обнаруживает данный импульсный сигнал, и записывают, посредством первого осветительного устройства, второй момент времени, соответствующий моменту времени, в который первое осветительное устройство первоначально обнаруживает отражение импульсного сигнала. Этап, на котором вычисляют первое расстояние, дополнительно включает в себя этап, на котором измеряют разность между первым моментом времени и вторым моментом времени.
[0021] Согласно первому варианту первого аспекта, электрическая сеть постоянного тока дополнительно имеет вторую линию питания электрической сети постоянного тока, генератор сигналов переменного тока, соединенный, с возможностью переключения, со второй линией питания электрической сети постоянного тока, и второе осветительное устройство, электрически соединенное со второй линией питания электрической сети постоянного тока. Данное второе осветительное устройство является расположенным вдоль второй линии питания электрической сети постоянного тока на втором расстоянии от генератора сигналов переменного тока. Способ включает в себя этапы, на которых соединяют генератор сигналов переменного тока со второй линией питания электрической сети постоянного тока, передают, посредством генератора сигналов переменного тока, сигнал переменного тока вдоль второй линии питания электрической сети постоянного тока, принимают данный сигнал переменного тока посредством второго осветительного устройства, и вычисляют второе расстояние между генератором сигналов переменного тока и вторым осветительным устройством, частично, на основе сигнала переменного тока.
[0022] Согласно второму варианту первого аспекта, электрическая сеть постоянного тока включает в себя элемент памяти. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых сохраняют первое расстояние в памяти и передают первое расстояние на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока. Этап, на котором передают первое расстояние на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока, может включать в себя этап, на котором на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока передают беспроводной сигнал. Память может факультативно быть расположенной внутри первого осветительного устройства, где устройство сопоставления электрической сети постоянного тока электрически соединено с электрической сетью постоянного тока. Этап, на котором передают первое расстояние на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока, может включать в себя этап, на котором передают коммуникационный сигнал вдоль первой линии питания электрической сети постоянного тока от первого осветительного устройства на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока.
[0023] В общем плане, во втором аспекте, настоящее изобретение относится к системе, которая включает в себя электрическую сеть постоянного тока, включающую в себя множество линий питания постоянного тока, с генератором сигналов переменного тока, соединенным, с возможностью переключения, с, по меньшей мере, одной из множества линий питания электрической сети постоянного тока. Данный генератор сигналов переменного тока является сконфигурированным с возможностью передачи сигнала определителя местоположения вдоль, по меньшей мере, одной из множества линий питания электрической сети постоянного тока. Множество осветительных устройств является расположенным в электрической сети постоянного тока. Каждое из осветительных устройств включает в себя приемник, сконфигурированный с возможностью приема данного сигнала определителя местоположения, логическую схему, сконфигурированную с возможностью вычисления расстояния между осветительным устройством и генератором сигналов переменного тока на основе сигнала определителя местоположения, память, сконфигурированную с возможностью сохранения расстояния, и средство для передачи расстояния на контроллер помещения. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, электрическая сеть постоянного тока представляет собой систему освещения, совместимую со стандартом EMerge.
[0024] Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, генератор сигналов переменного тока является сконфигурированным с возможностью передачи сигнала определителя местоположения в пределах первой полосы частот и дополнительно сконфигурированным с возможностью передачи и приема данных в пределах второй полосы частот. Множество осветительных устройств являются сконфигурированными с возможностью приема сигнала определителя местоположения в пределах первой полосы частот и дополнительно сконфигурированными с возможностью приема данных в пределах второй полосы частот. Сигнал определителя местоположения может факультативно представлять собой стоячую волну или импульс.
[0025] В общем плане, третий аспект настоящего изобретения относится к способу, имеющему этапы, на которых обеспечивают электрическую сеть постоянного тока, включающую в себя множество линий питания постоянного тока и множество осветительных устройств, расположенных на множестве линий питания постоянного тока, выбирают первое осветительное устройство из множества осветительных устройств, назначают идентификатор для первого осветительного устройства, связывают первое осветительное устройство с первой линией питания постоянного тока, сохраняют первый координатный указатель, включающий в себя связь между первым осветительным устройством и первой линией питания постоянного тока, вычисляют положение первого осветительного устройства относительно первой линии питания постоянного тока, сохраняют второй координатный указатель, включающий в себя положение первого осветительного устройства относительно первой линии питания постоянного тока, и передают идентификатор, первый координатный указатель и второй координатный указатель на контроллер помещения.
[0026] В общем плане, четвертый аспект представляет собой способ управления первым осветительным устройством, электрически соединенным с первой линией питания электрической сети постоянного тока в электрической сети постоянного тока. Первое осветительное устройство включает в себя первый приемопередатчик данных осветительного устройства. Электрическая сеть постоянного тока включает в себя первую линию питания электрической сети постоянного тока, приемопередатчик данных в электрической сети, соединенный, с возможностью переключения, с первой линией питания электрической сети постоянного тока, и первое осветительное устройство. Способ включает в себя этапы, на которых соединяют приемопередатчик данных в электрической сети с первой линией питания электрической сети постоянного тока, передают, посредством приемопередатчика данных в электрической сети, первый сигнал данных вдоль первой линии питания электрической сети постоянного тока, принимают данный первый сигнал данных посредством первого приемопередатчика данных осветительного устройства.
[0027] В первом варианте осуществления настоящего изобретения, согласно четвертому аспекту, электрическая сеть постоянного тока дополнительно включает в себя этапы, на которых передают, посредством первого приемопередатчика данных осветительного устройства, второй сигнал данных вдоль первой линии питания электрической сети постоянного тока, и принимают данный второй сигнал данных посредством приемопередатчика данных в электрической сети.
[0028] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения, по четвертому аспекту, электрическая сеть постоянного тока дополнительно включает в себя вторую линию питания электрической сети постоянного тока, и второе осветительное устройство, электрические соединенное со второй линией питания электрической сети постоянного тока. Данное второе осветительное устройство включает в себя второй приемопередатчик данных осветительного устройства. Приемопередатчик данных в электрической сети является соединенным, с возможностью переключения, со второй линией питания электрической сети постоянного тока. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых соединяют приемопередатчик данных в электрической сети со второй линией питания электрической сети постоянного тока, передают, посредством приемопередатчика данных в электрической сети, третий сигнал данных вдоль второй линии питания электрической сети постоянного тока, и принимают данный третий сигнал данных посредством второго приемопередатчика данных осветительного устройства.
[0029] Как это использовано в настоящем документе в целях раскрытия существа изобретения, термин «СИД» следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или систему иного типа, основанную на переходах/инжекции носителей зарядов, способную генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин «СИД» включает в себя, но не в ограничительном смысле, различные структуры на основе полупроводников, излучающие свет в ответ на подачу тока, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (ОСИД), электролюминесцентные полоски и тому подобное. В частности, термин «СИД» обозначает светоизлучающие диоды всех типов (включая полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которые могут быть сконфигурированы с возможностью генерирования излучения в одном или более из инфракрасных диапазонов спектра, в ультрафиолетовом диапазоне спектра, а также в различных участках видимого диапазона спектра (как правило, включая в себя излучение с длиной волны от, приблизительно, 400 нанометров до, приблизительно, 700 нанометров). Некоторые примеры СИД включают в себя, но не в ограничительном смысле, различные типы инфракрасных СИД, ультрафиолетовых СИД, красных СИД, синих СИД, зеленых СИД, желтых СИД, янтарных СИД, оранжевых СИД и белых СИД (дополнительно рассматриваемых ниже). Также следует в полной мере понимать, что можно предусмотреть конфигурирование СИД и/или управление ими для генерирования излучения с различными полосами пропускания (например, с полной шириной на полувысоте максимума (ПШПМ) или FWHM) для заданного спектра (например, с узкой полосой пропускания, с широкой полосой пропускания), а также с различной доминирующей длиной волны в рамках определенной общей классификации цветов.
[0030] Термин «источник света» следует понимать как относящийся к какому-либо любому одному или более из множества источников излучения, включая, но не в ограничительном смысле, источники на основе СИД (в том числе, один или более СИД в определенном выше значении), источники света с нитью накала (например, лампы накаливания, галогенные лампы), флуоресцентные источники, люминесцентные источники, газоразрядные источники высокой интенсивности (например, натриевые, ртутные и металлогалогенные лампы), лазеры, электролюминесцентные источники других типов, пиролюминесцентные источники (например, факелы), свечелюминесцентные источники (например, калильные сетки газовых фонарей, дуговые источники излучения с угольными электродами), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), катодно-люминесцентные источники, использующие электронное насыщение, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, источники с экранной люминесценцией, термолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, звуколюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.
[0031] Термин «осветительный прибор» или «осветительное устройство» применяется в настоящем документе для обозначения варианта осуществления или компоновки одного или более блоков освещения в конкретном типе исполнения, сборке или корпусе. Термин «блок освещения» применяется в настоящем документе для обозначения устройства, включающего в себя один или более источников света одного и того же типа или различных типов. Заданный блок освещения может иметь какую-либо любую одну из множества схем расположения для источника (источников) света, оболочных/корпусных расположений и форм, и/или конфигураций электрических и механических соединений. В дополнение к этому, заданный блок освещения факультативно может быть связанным с (например, включать в себя, быть соединенным с, и/или быть установленным в корпусе вместе с) различными другими компонентами (например, со схемами управления), относящимися к эксплуатации источника (источников) света. Термин «блок освещения на основе СИД» относится к блоку освещения, который включает в себя один или более вышеуказанных источников света на основе СИД по отдельности или в сочетании с другими источниками света не на основе СИД.
[0032] Термин «контроллер» употребляется в настоящем документе в основном для описания различных устройств, связанных с работой одного или более источников света. Контроллер может быть воплощен многочисленными способами (например, такими, как в виде специализированного аппаратного оборудования) для выполнения различных функций, рассматриваемых в настоящем документе. «Процессор» представляет собой один из примеров контроллера, в котором применяются один или более микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения (например, микрокода) для выполнения различных функций, рассматриваемых в настоящем документе. Контроллер может быть воплощен с применением или без применения процессора, а также может быть воплощен в виде совокупности специализированных аппаратного оборудования для выполнения некоторых функций и процессора (например, одного или более запрограммированных микропроцессоров и связанных с ними схем) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, применимые в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, включают в себя, но не в ограничительном смысле, обычные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (ППВМ, FPGA).
[0033] Термин «адресуемое» употребляется в настоящем документе как относящийся к устройству (например, источнику света в целом, блоку освещения или осветительному прибору, контроллеру или процессору, связанному с одним или более источниками света или блоками освещения, другими устройствами, не связанными с освещением, и т.д.), сконфигурированному с возможностью приема информации (например, данных), предназначенной для многочисленных устройств, включая само устройство, и избирательного ответа на конкретную, предназначенную для него, информацию. Термин «адресуемое» часто употребляется в связи с сетевой средой (или «сетью», подробно рассматриваемой ниже), в которой многочисленные устройства являются подключенными друг к другу через некое средство или средства обмена данными.
[0034] В одном сетевом воплощении одно или более устройств, подключенных к сети, могут служить в качестве контроллера для одного или более других устройств, подключенных к сети (например, во взаимосвязи «ведущее устройство - ведомое устройство»). В одном другом воплощении сетевая среда может включать в себя один или более выделенных контроллеров, сконфигурированных с возможностью управления одним или более устройствами, подключенными к сети. В общем случае, каждое из многочисленных устройств, подключенных к сети, может иметь доступ к данным, которые присутствуют в средстве (средствах) обмена данными; однако заданное устройство может быть «адресуемым» в том смысле, что оно является сконфигурированным с возможностью избирательного обмена данными с сетью (например, приема данных из нее и/или передачи данных в нее) на основе, например, одного или более конкретных идентификаторов (например, «адресов»), назначенных для него.
[0035] Употребляемый в настоящем документе термин «сеть» относится к какой-либо любой взаимосвязи двух или более устройств (включая контроллеры или процессоры), которая облегчает транспортировку информации (например, для управления устройствами, хранения данных, обмена данными и т.д.) между какими-либо любыми двумя или более устройствами и/или среди многочисленных устройств, подключенных к сети. Как должно быть совершенно ясно, различные воплощения сетей, подходящие для взаимосвязи многочисленных устройств, могут включать в себя какую-либо любую из множества топологий сетей и применять какой-либо любой из множества протоколов обмена данными. В дополнение к этому, в различных сетях, в соответствии с настоящим изобретением, какое-либо любое одно соединение между двумя устройствами может представлять собой специально выделенное соединение между двумя системами или, в альтернативном варианте, соединение, не являющееся специально выделенным. В дополнение к несению информации, предназначенной для данных двух устройств, такое соединение, не являющееся специально выделенным, может нести информацию, не обязательно предназначенную для какого-либо из этих двух устройств (например, это может быть открытое сетевое соединение). Помимо этого, должно быть совершенно ясно, что в рассматриваемых в настоящем документе различных сетях устройств возможно применение одной или более беспроводных, проводных/кабельных и/или волоконно-оптических линий связи для облегчения транспортировки информации через сеть.
[0036] Следует в полной мере понимать, что все комбинации вышеизложенных идей, а также дополнительных идей, подробно рассматриваемых ниже (при условии, что эти идеи не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как являющиеся частью заявляемого объекта изобретения, описываемого в настоящем документе. В частности, предполагается, что все комбинации заявляемого объекта изобретения, приводимые в конце этого изложения существа изобретения, рассматриваются как часть заявляемого объекта изобретения, описываемого в настоящем документе. Следует также в полной мере понимать, что терминология, употребляемая в настоящем документе в явном виде, которая может также присутствовать в описании какого-либо любого изобретения, включенного в настоящий документ посредством ссылки, должна согласовываться со значением, наиболее соответствующим конкретным идеям, раскрываемым в настоящем документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0037] Одинаковые ссылочные позиции на чертежах, в общем плане, относятся к тем же самым частям на всех различных видах. Кроме того, чертежи не обязательно являются выполненными в масштабе, вместо этого, основное внимание, в общем плане, уделяется иллюстрированию принципов изобретения.
[0038] Фиг. 1 иллюстрирует пример воплощения сборной шины электропитания стандарта EMerge и соединительных элементов для подачи электроэнергии на осветительные устройства и периферийные устройства.
[0039] Фиг. 2A представляет собой схематическую диаграмму иллюстративной системы определения местоположения осветительного устройства.
[0040] Фиг. 2B представляет собой простую диаграмму иллюстративной сигнализации переменного тока и схемы разделения электропитания постоянного тока.
[0041] Фиг. 3 представляет собой диаграмму, детализирующую физические характеристики передачи сборных шин электропитания согласно стандарту EMerge.
[0042] Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму иллюстративной сигнализации переменного тока и схемы разделения электропитания постоянного тока.
[0043] Фиг. 5 представляет собой блок-схему последовательности операций первого иллюстративного способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0044] Фиг. 6 представляет собой блок-схему последовательности операций первого варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0045] Фиг. 7 представляет собой схематическую диаграмму первого варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0046] Фиг. 8 представляет собой блок-схему последовательности операций второго варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0047] Фиг. 9 представляет собой схематическую диаграмму второго варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0048] Фиг. 10 представляет собой блок-схему последовательности операций третьего варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0049] Фиг. 11 представляет собой схематическую диаграмму третьего варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0050] Фиг. 12 представляет собой блок-схему последовательности операций четвертого варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
[0051] Фиг. 13 представляет собой схематическую диаграмму четвертого варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства в электрической сети постоянного тока.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0052] Как было упомянуто выше, существует потребность в осуществлении сопоставления местоположений осветительных устройств, расположенных в системе освещения, например, осветительных устройств, инкорпорированных в электрическую сеть освещения стандарта EMerge. Целью описываемого ниже подхода является предложить альтернативный способ решения проблемы определения местоположения осветительного устройства.
[0053] В более общем плане, заявители изобретения осознали и в полной мере оценили преимущества предоставления более точного сопоставления местоположения осветительного устройства, чем при использовании радиосистем на основе времени прохождения сигнала, являющихся более легкими и менее дорогими в воплощении, чем системы на основе мощности сигнала. Также, поскольку настоящее изобретение, для осуществления измерений расстояний, не нуждается в передаче радиосигналов, оно может быть менее чувствительным к меняющимся средам распространения, характеризующим многие определения местоположений внутри помещения.
[0054] На основании вышеизложенного, различные варианты осуществлений и воплощений настоящего изобретения направлены на системы и способы определения местоположения осветительных устройств в электрической сети постоянного тока. В то время как изобретение, как это описано в настоящем документе, для определения местоположения осветительных устройств в осветительной электроустановке, использует регулярную сеточную структуру, как это предлагается посредством спецификации стандарта EMerge, данное изобретение не ограничивается до использования спецификации стандарта EMerge. Например, настоящее изобретение применимо в других системах, где положение линии подачи электропитания является известным, и линии подачи электропитания являются подходящими для передачи сигналов переменного тока.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
[0055] Первый иллюстративный вариант осуществления электрической сети постоянного тока, например, в том варианте, как это предлагается в рамках стандарта EMerge, является продемонстрированным на Фиг. 2A. Электрическая сеть постоянного тока включает в себя преобразователь 220 переменного тока в постоянный, или трансформатор, например, для преобразования входного высокого напряжения (110 В/240 В) от источника 210 питания переменного тока в постоянный ток низкого напряжения (24 В) в качестве передаваемого посредством линии 215 питания высокого напряжения. Выход от преобразователя 220 является поочередно соединяемым с последовательностью параллельных сборных шин, или линий 240 электрической сети, которые вместе формируют лежащую в основе сеточную структуру осветительной электроустановки. Множество осветительных устройств 250 являются соединенными в линиях 240 электрической сети в произвольных положениях в каждой линии 240 электрической сети. Как описано ниже в настоящем изложении изобретения, данные линии 240 электрической сети по системе стандарта EMerge осуществляют распределение мощности на осветительные устройства 250, и также могут обладать электрическими характеристиками линий передач. Например, конфигурация сборной шины, предлагаемая в стандарте EMerge, включает в себя два параллельных проводника, разделенных по всей своей длине изоляционным материалом с относительно узким поперечным сечением.
[0056] Мощность постоянного тока может распределяться в поперечном направлении от линий 240 электрической сети, например, параллельным способом. Для соединения приемопередатчика 235 системы по обмену данными, например, генератора сигналов, с каждой линией 240 электрической сети может быть использован мультиплексор 230, таким образом что данный мультиплексор 230 осуществляет электрическое соединение приемопередатчика 235 системы по обмену данными с выбранной линией 240 электрической сети, или может осуществлять отсоединение приемопередатчика 235 системы по обмену данными от данной линии 240 электрической сети. Как будет разъяснено дополнительно, приемопередатчик 235 системы по обмену данными может быть использован для передачи и/или приема сигналов определения местоположения и/или коммуникационных сигналов, например, управляющих сообщений, поперек линий 240 электрической сети на осветительные устройства 250. Такие коммуникационные сигналы могут передаваться на контроллер 260 помещения. Данный контроллер 260 помещения может включать в себя устройство сопоставления электрической сети постоянного тока для определения и сохранения местоположений осветительных устройств 250 в системе освещения, и может располагаться вблизи от или быть интегрированным с мультиплексором 230, либо может быть внешним по отношению к мультиплексору 230.
[0057] Фиг. 2B представляет собой упрощенную диаграмму осветительного устройства 250, обозначающую схему для отделения мощности постоянного тока на твердотельное осветительное устройство 252 (SSL) от сигналов переменного тока, которые могут приниматься посредством приемопередатчика 254.
0
[0058] Стандартная теория линий передач утверждает, что для параллельного соединения этого типа характеристическое сопротивление (Z) задается посредством уравнения:
[0059]
где:
K представляет собой относительную диэлектрическую постоянную материала между двумя проводниками;
S представляет собой соосное разделение двух проводников;
d представляет собой диаметр проводов.
[0060] Например, касательно Фиг. 3, предложения спецификации стандарта EMerge для обычных сборных шин, или шинопроводов, могут иметь следующие размеры:
S = приблизительно 6,35 мм;
D = приблизительно 4 мм;
K = приблизительно 3,8 мм (для обычного изоляционного материала, такого как полибутилентерефталат - ПБТ, PBT).
0
0
[0061] Это означает, что Z может составлять, приблизительно, 71 Ом, что является близким к обычным значениям Z для коаксиальных кабелей в 50 ОМ/75 Ом. Таким образом, питающие шинопроводы постоянного тока, как это специфицировано спецификацией стандарта EMerge, и другими системами распределения мощности, могут быть подходящими для передачи сигналов переменного тока, например, сигналов определения местоположения и/или коммуникационных сигналов.
[0062] Когда высокочастотные сигналы налагаются на напряжение мощности постоянного тока, например, 24 В, для определения местоположения осветительного устройства или для передачи управляющих сигналов, мощность может отделяться от сигналов определения местоположения и/или управляющих сигналов в осветительном устройстве. Например, это разделение может осуществляться посредством вставки в осветительное устройство пассивных блоков с универсальным питанием (пассивных блоков переменного тока/постоянного тока) для предоставления мощности постоянного тока возможности достижения лампы, а частотам сигнализации переменного тока - достижения внутреннего логического устройства управления, как продемонстрировано на Фиг. 2B.
[0063] Фиг. 4 более детально демонстрирует иллюстративный вариант осуществления схемы 400 разделения мощности и сигналов. Ввод 405, включающий в себя мощность постоянного тока и сигнал определения местоположения и/или управляющий сигнал, транспортируется посредством кабелепровода питания постоянного тока. Фильтр 410 постоянного/переменного тока отделяет мощность постоянного тока от сигнала определения местоположения/управляющего сигнала переменного тока. Далее осуществляется усиление сигнала определения местоположения/управляющего сигнала посредством каскада 420 усиления и затем его проводка на схему 440 обнаружения режима и схему 430 разделения полосы. Данная схема 430 разделения полосы может включать в себя детектор 436 пиков, фильтр 434 низких частот и первый двусторонний ограничитель 438. Выход первого двустороннего ограничителя 438 может содержать канал связи, содержащий передачу управляющих сообщений, и проводится на модуль 474 управления в процессоре 470. Выход фильтра 434 низких частот может содержать сигналы определения местоположения и может проводиться на модуль 476 определителя местоположения в процессоре 470.
[0064] Схема 440 обнаружения режима может быть использована для определения, несет ли в настоящий момент сигнал определения местоположения/управляющий сигнал переменного тока сигнал определения местоположения или коммуникационный сигнал. Данный сигнал обрабатывается посредством полосового фильтра 444, детектора пиков 446 и второго двустороннего ограничителя 448, прежде чем быть проведенным на блок 478 выбора режима в процессоре 470. Данный блок 478 выбора режима может обозначать, является ли сигнал сигналом определения местоположений или коммуникационным сигналом. Само собой разумеется, что специалист в уровне техники будет осознавать, что для разделения мощности постоянного тока, сигнала определения местоположения переменного тока и коммуникационного сигнала переменного тока в рамках объема настоящего изложения изобретения может быть использован и другой вариант осуществления.
[0065] В общем плане, иллюстративный способ определения местоположения осветительных устройств в электрической сети постоянного тока может включать в себя два этапа. На первом этапе могут определять, на какой из множества параллельных линий электрической сети определяется местоположение осветительного устройства. Например, это может включать в себя определение номера линии электрической сети. Результатом вышеупомянутого первого этапа может быть оцифрованный результат, где местоположение осветительных устройств в электрической сети определяется в виде целых чисел. Например, в первом варианте осуществления осветительных устройств в электрической сети постоянного тока, продемонстрированном посредством Фиг. 2А, изображенными являются три дискретных питающих шинопровода 240 постоянного тока, и распределенными среди этих питающих шинопроводов 240 продемонстрированы шесть осветительных устройств 250. Если нумерация в электрической сети начинается с верхнего шинопровода 240, на верхнем шинопроводе 240 являются расположенными три осветительных устройства 250, два осветительных устройства 250 находятся на среднем шинопроводе 240, и на нижнем шинопроводе 240 находится одно осветительное устройство 250. Например, верхний шинопровод 240 может быть обозначен как шинопровод 1, центральный шинопровод 240 может быть обозначен как шинопровод 2, а нижний шинопровод 240 может быть обозначен как шинопровод 3.
[0066] На втором этапе могут определять, где определяется местоположение осветительного устройства на заданной линии электрической сети. Например, второй этап может предусматривать определение того, как далеко расположено осветительное устройство от конца линии электрической сети, определенной на первом этапе. В дополнение к этому осветительное устройство может сохранять свое положение и затем отправлять отчет о своем положении, например, при запросе со стороны внешнего контроллера.
[0067] Первый этап может быть воплощен посредством нижеследующего примера. Мультиплексор 230 соединяет приемопередатчик 235 сигналов переменного тока с первым шинопроводом 240. Запускающий сигнал от приемопередатчика 235 сигналов переменного тока на осветительное устройство 250 может содержать кодированную информацию для идентификации номера шинопровода для шинопровода 240, соединяющего приемопередатчик 235 сигналов переменного тока с осветительным устройством 250, например, для информирования осветительного устройства 250, с каким шинопроводом 240 данное осветительное устройство 250 является соединенным. Каждое осветительное устройство 250 запускается посредством запускающего сигнала, и после произвольной выдержки, каждое осветительное устройство 250 может передавать уникальный идентификатор номера осветительного устройства на приемопередатчик 235 сигналов переменного тока, соединенный с мультиплексором 230. Осветительное устройство 250 может передавать данный идентификатор осветительного устройства на приемопередатчик 235 сигналов переменного тока с использованием, например, системы ZigBee. Приемопередатчик 235 принимает идентификатор номера каждого срабатывающего осветительного устройства 250 и сохраняет его в таблице осветительных устройств, индексированной посредством номера шинопровода. Каждое осветительное устройство может осуществлять декодирование номера шинопровода, закодированного в запускающем сигнале, и сохранять местоположение с номером в электрической сети локально в осветительном устройстве 250. Мультиплексор 230 далее выбирает следующий шинопровод 240 в последовательности, таким образом, приемопередатчик 235 может передавать запускающий сигнал на осветительные устройства 250 на следующем шинопроводе 240. Следует отметить, что в то время как в приведенном выше примере осветительное устройство осуществляло передачу идентификатора осветительного устройства в поперечном направлении от шинопровода, не существует препятствий для использования осветительным устройством, для передачи идентификатора осветительного устройства в таблицу осветительных устройств, других механизмов, например, для использования беспроводного сигнала.
[0068] После того как мультиплексор 230 осуществил соединение с каждым шинопроводом поочередно, таблица осветительных устройств становится доступной для системы освещения, описывающей, какое осветительное устройство 250 является связанным с каким шинопроводом 240. Таблица осветительных устройств затем может заполняться информацией определения местоположения для каждого осветительного устройства 250, описывающей расстояние вдоль шинопровода между каждым осветительным устройством 250 и приемопередатчиком 235 сигналов переменного тока, как это описано ниже.
[0069] В отличие от упомянутого выше этапа 1, результаты этого процесса определения местоположений по этапу 2 могут являться непрерывными по своей природе, в том смысле, что местоположение осветительного устройства может определяться в любом его положении на заданном питающем шинопроводе. Для достижения определения местоположения в этом случае требуется рассматривать каждый шинопровод в качестве линии передачи. Передача сигналов определения местоположения с соответствующей формой волны и частотой вдоль линии, а также отслеживание сигналов в точках крепления осветительных устройств, могут определять местоположение осветительного устройства.
[0070] Посредством структурной диаграммы на Фиг. 5 является продемонстрированным обобщенный вариант осуществления способа определения местоположения осветительных устройств в электрической сети постоянного тока. Следует отметить, что какие-либо любые описания процесса или блоки в блок-схемах последовательности операций должны пониматься как представляющие собой модули, сегменты, части кода или этапы, включающие в себя одну или более команд для воплощения конкретных логических функций в процессе, а альтернативные воплощения являются включенными в рамки объема настоящего изобретения, причем функции могут выполняться в порядке, отличном от продемонстрированного или описанного порядка, включая по существу параллельный или обратный порядок, в зависимости от используемых функциональных возможностей, как может быть понятно обычным специалистам в уровне техники настоящего изобретения.
[0071] В целях иллюстрирования способ определения местоположения, продемонстрированный на Фиг. 5, делает ссылку на систему электрической сети, продемонстрированную посредством Фиг. 2А. Мультиплексор 230 (Фиг. 2A) находится на одном конце каждого шинопровода 240 (Фиг. 2A). Мультиплексор 230 (Фиг. 2A) может соединять приемопередатчик 235 сигналов переменного тока (Фиг. 2A) с шинопроводом 240 (Фиг. 2A), как продемонстрировано посредством блока 510. Сигнал определителя местоположения переменного тока может передаваться поперек шинопровода постоянного тока, как продемонстрировано посредством блока 520. Ниже приводится описание нескольких вариантов осуществления сигналов определителя местоположения переменного тока. Сигнал определителя местоположения переменного тока принимается посредством осветительного устройства, как продемонстрировано посредством блока 530. Осветительное устройство осуществляет анализ сигнала определителя местоположения переменного тока, как продемонстрировано посредством блока 540, для вычисления расстояния между осветительным устройством и приемопередатчиком сигналов переменного тока, как продемонстрировано посредством блока 580.
[0072] Ниже приводится описание четырех конкретных вариантов осуществления способов определения местоположения, использующих обобщенный вариант осуществления, описанный выше.
ВАРИАНТ 1 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ: РАЗНОСТЬ ФАЗ
[0073] Фиг. 6 представляет собой блок-схему последовательности операций, расширяющую и детализирующую блок 540 по Фиг. 5, для первого варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства. Согласно первому варианту осуществления вычисляют расстояние осветительного устройства от генератора сигналов переменного тока на основе разностей по фазе сигнала в различных местоположениях вдоль линии передачи, или шинопроводу. Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, генератор сигналов переменного тока осуществляет передачу периодической волны, например, синусоидальной волны, поперек питающего шинопровода постоянного тока, как продемонстрировано посредством блока 520 (Фиг. 5). Первая фаза сигнала переменного тока записывается на осветительном устройстве, как продемонстрировано посредством блока 610. Вторая фаза сигнала переменного тока записывается на генераторе сигналов переменного тока, как продемонстрировано посредством блока 620. Разность фаз между первой фазой и второй фазой вычисляется, как продемонстрировано посредством блока 630.
[0074] Фиг. 7 иллюстрирует пример сигналов, принимаемых на первом осветительном устройстве 720 и на втором осветительном устройстве 730 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, измеряющих разность фаз. В данной ситуации линия электрической сети 750 является согласованной в сопротивлении 740, приближенном к характеристическому сопротивлению линии 750. Высокочастотный сигнал 701 далее посылается вниз по линии 750. Поскольку теоретически не должно присутствовать никаких отражений, каждое положение в электрической сети будет вырабатывать синусоидальную волну, чей фазный угол увеличивается относительно расстояния между генератором 710 сигналов и осветительными устройствами 720, 730 вдоль линии 750.
[0075] Положение вдоль линии может быть вычислено посредством сравнения разностей фаз. Первая кривая 711 сигнала представляет собой фазу высокочастотного сигнала 701 на генераторе 710 сигналов. Аналогичным образом, вторая кривая 721 сигнала представляет собой фазу высокочастотного сигнала 701 на первом осветительном устройстве 720, а третья кривая 731 сигнала представляет собой фазу высокочастотного сигнала 701 на втором осветительном устройстве 730. Поскольку фазовые измерения являются относительными по своей природе, расстояние между осветительными устройствами 720, 730 и генератором 710 сигналов не может быть точно определено при использовании только разности фаз. Таким образом, необходимым может быть использование метода по первому варианту осуществления совместно с каким-либо другим методом или технологией, например, кодированного освещения, для установления общего временного регулирования между всеми осветительными устройствами на шине.
ВАРИАНТ 2 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ: РАЗНОСТЬ АМПЛИТУД
[0076] Фиг. 8 представляет собой блок-схему последовательности операций, расширяющую и детализирующую блок 540 по Фиг. 5, для второго варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства. Согласно данному второму варианту осуществления вычисляют расстояние осветительного устройства от генератора сигналов переменного тока на основе разностей амплитуд сигнала в различных местоположениях вдоль линии передачи или шинопроводу. Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, генератор сигналов переменного тока осуществляет передачу стоячей волны, например, синусоидальной волны, поперек питающего шинопровода постоянного тока, как продемонстрировано посредством блока 810. Частота сигнала переменного тока регулируется для создания стоячей волны, имеющей узел на генераторе сигналов. Амплитуда сигнала переменного тока записывается на осветительном устройстве, как продемонстрировано посредством блока 820. Разность между первой амплитудой и максимальной амплитудой вычисляется, как продемонстрировано посредством блока 830.
[0077] Фиг. 9 иллюстрирует пример сигналов, принимаемых на первом осветительном устройстве 720 и на втором осветительном устройстве 730 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, измеряющих разности амплитуд по стоячей волне. В этом случае линия 750 электрической сети является рассогласованной 940, то есть, схема оказывается разомкнутой для высокочастотного сигнала 901, таким образом, что сигнал 901 отражается на конце линии, вызывая стоячие волны поперек линии 750 передачи. Если частота сигнала 901 на генераторе 710 сигналов регулируется до четверти длины волны, как продемонстрировано, амплитуда сигнала 901 увеличивается от нулевой амплитуды на генераторе 710 до максимальной амплитуды на конце рассогласованной линии 940. Осветительные устройства 720, 730 сохраняют максимальное значение формы волны сигнала 901, которое они обнаруживают, например, посредством использования встроенного аналого-цифрового преобразователя, и могут отправлять отчет об амплитуде после начального периода измерений, например, на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока или контроллер помещения (не продемонстрированы). Положения осветительных устройств 720, 730 могут определяться посредством сравнивания относительных амплитуд.
[0078] В то время как сигнал 901 является представленным как четверть длины волны, не существует препятствий для использования других частот, например, половины или одной восьмой длины волны, или для осуществления последующих измерений с использованием различных длин волны. Это может способствовать более точному определению положения осветительного устройства, расположенного близ рассогласованного конца. Аналогичным образом, последующие измерения могут осуществляться с использованием длины волны, имеющей максимальную амплитуду на генераторе 710 сигналов, и узел на рассогласованном конце 940. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, генератор сигналов переменного тока может быть регулируемым с возможностью выбора частоты, соответствующей для получения стоячей волны в соответствии с длиной шинопровода. После ее определения частота может быть сохранена посредством генератора переменного тока для последующих измерений.
ВАРИАНТ 3 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ: ОТРЕЗОК ВРЕМЕНИ ДО «НУЛЯ» (КАЧАНИЕ ЧАСТОТЫ)
[0079] Фиг. 10 представляет собой блок-схему последовательности операций, расширяющую и детализирующую блок 540 по Фиг. 5, для третьего варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства. Согласно данному третьему варианту осуществления вычисляют расстояние осветительного устройства от генератора сигналов переменного тока на основе частоты сигнала, где узел обнаруживается вдоль линии передачи или по шинопроводу. Согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, генератор сигналов переменного тока осуществляет передачу качающейся формы волны частоты, например, синусоидальной волны, в поперечном направлении от питающего шинопровода постоянного тока, как продемонстрировано посредством блока 520 (Фиг. 5). Частота сигнала переменного тока регулируется в поперечном направлении от диапазона, как продемонстрировано посредством блока 1010, например, от высокой частоты до низкой частоты, или от низкой частоты до высокой частоты. Осветительное устройство записывает первый момент времени, соответствующий моменту, когда генератор начинает передачу сигнала с качающейся частотой, как продемонстрировано посредством блока 1020. На осветительном устройстве осуществляется обнаружение амплитуды сигнала переменного тока, и записывается момент времени, когда обнаруживаемая амплитуда на осветительном устройстве является нулевой, как продемонстрировано посредством блока 1030. Разность между первой амплитудой и максимальной амплитудой вычисляется, как продемонстрировано посредством блока 1040.
[0080] Когда осуществляется передача высокочастотного сигнала вдоль рассогласованной линии передачи, на линии передачи в местоположениях в соответствии с длиной линии передачи и частотой высокочастотного сигнала возникает нулевое значение амплитуды. Если длина линии передачи является известной, положение нулевого значения амплитуды на линии передачи может быть использовано для определения расстояния нуля от конца линии передачи. Таким образом, если в некоторой точке вдоль линии передачи обнаруживается ноль, например, на осветительном устройстве вдоль питающего шинопровода постоянного тока известной длины, может быть определено расстояние осветительного устройства от конца питающего шинопровода постоянного тока.
[0081] Фиг. 11 иллюстрирует пример сигналов, принимаемых на первом осветительном устройстве 720 и на втором осветительном устройстве 730 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, измеряющих временную разность между инициированием сигнала определения местоположения и обнаружением нуля, когда частота сигнала подвергается качанию. Линии 750 являются рассогласованными 940. Временной промежуток, требуемый на осветительном устройстве 720, 730 на линии 750 для затухания сигнала до нуля, представляет собой средство измерения положения осветительного устройства 720, 730 от конца линии 750. Осветительные устройства 720, 730 могут сохранять результат измерения временного промежутка локально и отправлять отчет обратно на инфраструктуру после осуществления измерения, например, когда осветительное устройство 720, 730 принимает сообщение запроса измерения. Расстояние между генератором 710 сигналов переменного тока и осветительным устройством 720, 730 может быть вычислено, например, посредством определения частоты сигнала с качающейся частотой в момент времени, когда осветительное устройство 720, 730 отправило отчет о нулевой амплитуде.
1
2
2
2
3
3
3
[0082] Как продемонстрировано посредством примера на Фиг. 11, генератор 710 сигналов переменного тока может осуществлять передачу первой частоты 1011 в момент времени t и уменьшать частоту сигнала переменного тока с постоянной скоростью. Первое осветительное устройство 720 может обнаруживать ноль в момент времени t, соответствующий второй частоте 1121. Момент времени t может быть использован для определения второй частоты 1121, передачу которой генератор 710 сигналов переменного тока осуществлял в момент времени t, и, таким образом, может определяться расстояние между первым осветительным устройством 720 и генератором 710 сигналов переменного тока. Аналогичным образом, второе осветительное устройство 730 может обнаруживать ноль в момент времени t, соответствующий третьей частоте 1131. Момент времени t может быть использован для определения третьей частоты 1131, передачу которой генератор 710 сигналов переменного тока осуществлял в момент времени t, и, таким образом, может определяться расстояние между вторым осветительным устройством 730 и генератором 710 сигналов переменного тока.
[0083] Следует отметить, что в то время как в вышеупомянутом примере генератор 710 сигналов переменного тока и осветительные устройства 720, 730 синхронизируют временное регулирование сигнала с качающейся частотой на основе момента времени, когда сигнал с качающейся частотой запускается, не существует препятствий для других способов синхронизации временного регулирования, хорошо знакомых обычному специалисту в уровне техники, таких чтобы могла быть определена частота 1121, 1131 сигнала в момент времени, когда посредством осветительного устройства 720, 730 обнаруживается ноль.
ВАРИАНТ 4 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ: ПЕРИОД ПОВТОРЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ
[0084] Фиг. 12 представляет собой блок-схему последовательности операций, расширяющую и детализирующую блок 540 по Фиг. 5, для четвертого варианта осуществления способа определения местоположения осветительного устройства. Согласно данному четвертому варианту осуществления вычисляют расстояние осветительного устройства от генератора сигналов переменного тока на основе времени распространения сигнала вдоль линиии передачи или шинопровода. Согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, генератор сигналов переменного тока конфигурирует сигнал переменного тока в качестве импульса, как продемонстрировано посредством блока 1210, например, в качестве единичной ступенчатой функции, и осуществляет передачу данного импульса в поперечном направлении от питающего шинопровода постоянного тока, как продемонстрировано посредством блока 520 (Фиг. 5). Осветительное устройство осуществляет запись первого момента времени, соответствующего моменту, когда импульс распространяется в осветительное устройство, как продемонстрировано посредством блока 1220. Когда импульс достигает конца рассогласованной линии передачи, импульс отражается обратно в направлении генератора сигналов переменного тока. Осветительное устройство осуществляет запись второго момента времени, соответствующего моменту, когда в осветительное устройство распространяется отраженный импульс, как продемонстрировано посредством блока 1230. Разность между первым моментом времени и вторым моментом времени вычисляется, как продемонстрировано посредством блока 1240. Расстояние осветительного устройства до конца линии передачи может быть вычислено, например, посредством перемножения временной разности и скорости распространения импульса, и затем деления результата на два, что учитывает временной промежуток распространения импульса от осветительного устройства до конца шинопровода, и затем обратно от конца шинопровода до осветительного устройства.
1
2
3
4
1
4
2
3
[0085] Фиг. 13 демонстрирует способ определения местоположения на основе линии передачи, который использует импульсы, передаваемые вдоль линии 750 вместо, например, непрерывных синусоидальных волн высокой частоты. Как и во втором и в третьем варианте осуществления, линия 740 является рассогласованной, вызывая отражения на конце 940. Положения осветительных устройств 720, 730 вдоль линии 750 могут определяться посредством записи времени, затраченного между моментом прохождения импульсом осветительных устройств 720 при прохождении от генератора 710 в направлении конца линии 940 и моментом времени, когда отраженный импульс снова проходит осветительные устройства 720, 730. В частности, на первом осветительном устройстве 720 импульс обнаруживается в момент 1310 времени t, на втором осветительном устройстве 730 импульс обнаруживается в момент времени t, отраженный импульс обнаруживается на втором осветительном устройстве 730 в момент времени t, и отраженный импульс обнаруживается на первом осветительном устройстве в момент времени t. Определение местоположения первого осветительного устройства 720 вдоль линии 750 может быть определено посредством использования разности между моментом времени t и моментом времени t, в то время как определение местоположения второго осветительного устройства 730 вдоль линии 750 может быть определено посредством использования разности между моментом времени t и моментом времени t.
[0086] Следует отметить, что генератор сигналов переменного тока, описанный в первом, втором, третьем и четвертом вариантах осуществления, может представлять собой отдельно расположенный передатчик сигналов в состоянии связи с передатчиком сигналов и/или приемопередатчиком, или может быть инкорпорированным в передатчик сигналов и/или приемопередатчик.
КАНАЛ СВЯЗИ ШИНОПРОВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА
[0087] Как было упомянуто выше, генератор переменного тока может быть использован для передачи данных управления или другой информации с помощью одного или более осветительных устройств в системе освещения. Как и описанные выше сигналы определения местоположений, канал связи использует шинопроводы распределения мощности постоянного тока для передачи коммуникационных сигналов поперек шинопроводов. Желательным может быть выбор для канала связи несущей частоты, в достаточной мере низкой для того, чтобы каждое осветительное устройство вдоль шинопровода принимало сигнал с, по существу, постоянным отношением «сигнал-шум» независимо от положения осветительного устройства вдоль шинопровода. Канал связи может занимать полосу частот, отличную от сигналов определения местоположений, например, использующую мультиплексирование с разделением частот. Например, канал определения местоположения может иметь несущую частоту, приблизительно, в диапазоне 5 МГц, в то время как канал связи может работать, приблизительно, в диапазоне 1 МГц. Само собой разумеется, что не существует препятствий для использования канала связи по шинопроводам распределения мощности постоянного тока с другими методами формирования каналов, используемыми в проводных каналах, например, с мультиплексированием с временным уплотнением.
[0088] Канал связи, передаваемый посредством шинопроводов распределения мощности постоянного тока, может быть использован для замещения или приращения других каналов связи, используемых осветительными устройствами, например, беспроводных каналов системы ZigBee. Например, устройство сопоставления постоянного тока может находиться в состоянии обмена данными с приемопередатчиком, отправляющим информацию определения местоположения и/или обмена данными на осветительные устройства, и принимающим информацию определения местоположения и/или обмена данными от осветительных устройств.
[0089] Вычисление местоположения осветительного устройства может выполняться посредством централизованной обработки данных, распределенной обработки данных, или посредством комбинации централизованной и распределенной обработки данных. Например, осветительные устройства могут осуществлять сбор данных на основе принимаемых сигналов определения местоположений и передавать эти данные на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока, например, совмещенное с генератором сигналов, причем данное устройство сопоставления электрической сети постоянного тока осуществляет вычисление местоположений осветительных устройств на основе данных, принятых от осветительных устройств в соединении с информацией, касающейся положения линий электрической сети постоянного тока. В одном другом примере осветительные устройства могут осуществлять вычисление расстояния между осветительными устройствами и источником сигналов определения местоположений и передавать это расстояние на устройство сопоставления электрической сети постоянного тока. Аналогичным образом, устройство сопоставления электрической сети постоянного тока может обеспечивать информацию о положении электрической сети постоянного тока на осветительные устройства, в связи с чем осветительные устройства могут осуществлять вычисление своего положения относительно электрической сети постоянного тока. Обычный специалист в уровне техники вполне будет осознавать наличие вариаций относительно способа определения местоположения осветительного устройства и системы, попадающих в рамки объема настоящего изложения изобретения.
[0090] Способ и система идентифицирования и определения местоположения осветительных устройств в электрической сети постоянного тока могут быть использованы, например, для содействия автоматическому вводу в эксплуатацию систем освещения посредством автоматического получения пространственного сопоставления от размещения внутри осветительной электроустановки. Обеспечиваемая информация определения местоположения осветительного устройства может затем оптимизироваться посредством других приложений, таких как оформление сцены. В дополнение к первоначальному вводу в эксплуатацию, идентификатор также может быть использован для содействия автоматическому конфигурированию или повторному конфигурированию систем освещения, когда, например, осветительное устройство добавляется к, или убирается из, предварительно существующей установки.
[0091] В то время как в настоящем документе были описаны и проиллюстрированы несколько обладающих признаками изобретения вариантов осуществления изобретения, обычные специалисты в данной области техники легко смогут предусмотреть множество других средств и/или конструкций для выполнения функций, и/или получения результатов, и/или одного или более преимуществ, описанных в настоящем документе, и предполагается, что каждое из таких изменений и/или каждая из таких модификаций находится в рамках объема обладающих признаками изобретения вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе. В более общем плане, специалисты в данном уровне техники легко и в полной мере поймут, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описанные в настоящем документе, следует считать только иллюстративными, и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного приложения или конкретных приложений, для которых используется обладающая признаками изобретения идея (используются обладающие признаками изобретения идеи). Специалисты в данном уровне техники признают или смогут получить, воспользовавшись не более чем стандартными экспериментами, многие эквиваленты конкретных обладающих признаками изобретения вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе. Таким образом, должно быть очевидным, что вышеуказанные варианты осуществления представлены лишь в качестве примера, и что, в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов, обладающие признаками изобретения варианты осуществления могут быть воплощены на практике иначе, чем конкретно описано и заявлено. Обладающие признаками изобретения варианты осуществления настоящего изобретения посвящены каждому отдельному признаку, системе, изделию, материалу, комплекту и/или способу, описанным в настоящем документе. В дополнение к этому, какая-либо любая комбинация двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или способов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, является включенной в рамки обладающего признаками изобретения объема притязаний настоящего изложения изобретения.
[0092] Все определенные и употребляемые в настоящем документе определения следует понимать как имеющие управляющее значение относительно определений в словарях, определений, указанных в документах, включенных в настоящий документ посредством ссылки, и/или обычных значений определяемых терминов.
[0093] Если явно не указано противоположное, то признаки единственного числа существительных, употребляемые в описании и формуле изобретения, следует понимать как означающие «по меньшей мере, один (одна, одно)».
[0094] Следует также понимать, что если ясно не указано противоположное, то в любых способах, заявляемых в настоящем документе, которые включают в себя более одного этапа или действия, порядок данных этапов или действий способа не обязательно ограничивается тем порядком, в котором этапы или действия способа представлены.
[0095] Также, позиционные обозначения, появляющиеся в скобках в формуле изобретения, если таковые присутствуют, обеспечиваются только лишь из соображений удобства и не должны рассматриваться как ограничивающие каким-либо любым образом.
[0096] В формуле изобретения, а также в вышеизложенном описании, все переходные выражения, такие как «содержащий», «включающий в себя», «несущий», «имеющий», «вмещающий», «предусматривающий», «заключающий в себе», «составленный из» и тому подобное, следует понимать как допускающие изменения (открытые формулировки), то есть, означающие включение, но не в ограничительном смысле. Только переходные выражения «состоящий из» и «состоящий, по существу, из» следует понимать как формулировки, не допускающие изменений (закрытые формулировки) или полузакрытые переходные формулировки, соответственно.